高通量制备的SmxPr1–xFeO3晶体中反铁磁自旋模式和晶体场跃迁的太赫兹光谱

摘要

太赫兹辐射已经成为研究稀土铁氧化物(RFeO3)的远红外响应和电子自旋特性的有效手段.本文研究了高通量制备的稀土共掺杂SmxPr1–xFeO3单晶在零磁场下的反铁磁自旋模式(qAFM)和稀土离子的晶体场跃迁.利用透射型太赫兹时域光谱,实验测得Sm0.2Pr0.8FeO3和Sm0.4Pr0.6FeO3单晶的qAFM共振频率位于PrFeO3单晶和SmFeO3单晶的qAFM共振频率(分别为0.57和0.42 THz)的连线上.SmxPr1–xFeO3的qAFM模式频率随Sm3+离子掺杂浓度的增大而增大.实验结果表明,Sm0.4Pr0.6FeO3在160 K左右发生温度诱导的自旋重取向相变.当晶体温度低于80 K,晶体场效应导致Sm0.2Pr0.8FeO3的吸收谱在0.5 THz附近出现宽带吸收峰.目前的研究结果表明,太赫兹光谱数据有助于检测高通量制备稀土铁氧体的晶体质量和稀土元素含量,并将提高稀土掺杂对材料物性调控的分析能力.