Published May 1, 2017 | Version v1
Publication Open

Anharmonic rattling vibrations effects in the ESR of Er<sup>3+</sup>doped SmB<sub>6</sub>Kondo insulator

Creators

  • 1. Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
  • 2. Los Alamos National Laboratory
  • 3. University of California, Irvine
  • 4. Florida State University
  • 5. Universidade Federal do ABC

Description

We report X-band Electron Spin Resonance (ESR) experiments on ≈ 0.2% and ≈ 0.7 % Er3+ doped SmB6 at low temperature (4 K - 40 K). The crystal field ground state of Er3+ in SmB6 is a Γ8 quartet with a nearby Γ6 excited doublet. The angular dependence of the resonances is not consistent with transitions between pure cubic crystal field states. The data were interpreted in terms of a dynamic Jahn-Teller (JT) effect by a coupling to Γ3 vibrational modes, which we propose to originate from the rattling of the small Er3+ ions in the large SmB6 cage. Our data show an anisotropic pair of E and E' resonances at g ≈ 4.4 and two nearly isotropic signals at g ≈ 5.8, one intense and narrow (A vibrational mode) and the other broad and faint, which we attribute to Er3+ ions at lattice sites which are strongly affected by strain, defects and/or extrinsic Al impurities that inhibits the JT effects. Our results are in general consistent with those previously reported by Sturm et al. In addition to the angular dependence of the lines, we discuss the intensities, g-values and the linewidths of the Er3+ transitions as a function of temperature.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نبلغ عن تجارب رنين دوران إلكترون النطاق X (ESR) على ≈ 0.2 ٪ و ≈ 0.7 ٪ Er3+ مخدر SmB6 عند درجة حرارة منخفضة (4 كلفن - 40 كلفن). الحالة الأرضية لحقل الكريستال Er3 + في SmB6 هي رباعية 8 درجات مع مضاعف متحمس 6 درجات قريب. لا يتوافق الاعتماد الزاوي للرنين مع التحولات بين حالات الحقل البلوري المكعب النقي. تم تفسير البيانات من حيث تأثير Jahn - Teller (JT) الديناميكي عن طريق الاقتران بأوضاع الاهتزاز 3، والتي نقترح أن تنشأ من قعقعة أيونات Er3+ الصغيرة في قفص SmB6 الكبير. تُظهر بياناتنا زوجًا متباين الخواص من رنين E و E عند g ≈ 4.4 وإشارتين متباينتي الخواص تقريبًا عند g ≈ 5.8، إحداهما مكثفة وضيقة (وضع اهتزازي) والأخرى واسعة وباهتة، والتي نعزوها إلى أيونات Er3 + في المواقع الشبكية التي تتأثر بشدة بالإجهاد والعيوب و/أو شوائب Al الخارجية التي تمنع تأثيرات JT. تتوافق نتائجنا بشكل عام مع تلك التي أبلغ عنها سابقًا Sturm et al. بالإضافة إلى الاعتماد الزاوي للخطوط، نناقش الشدة وقيم g وعرض خط تحولات Er3+ كدالة لدرجة الحرارة.

Translated Description (French)

Nous rapportons des expériences de résonance de spin électronique (ESR) en bande X sur ≈ 0,2 % et ≈ 0,7 % de SmB6 dopé Er3+ à basse température (4 K - 40 K). L'état fondamental du champ cristallin d'Er3+ dans SmB6 est un quatuor Γ8 avec un doublet excité Γ6 à proximité. La dépendance angulaire des résonances n'est pas cohérente avec les transitions entre les états de champ cristallin cubique pur. Les données ont été interprétées en termes d'effet Jahn-Teller (JT) dynamique par un couplage à des modes vibrationnels Γ3, que nous proposons de provenir du cliquetis des petits ions Er3+ dans la grande cage SmB6. Nos données montrent une paire anisotrope de résonances E et E'à g ≈ 4,4 et deux signaux presque isotropes à g ≈ 5,8, l'un intense et étroit (mode vibratoire A) et l'autre large et faible, que nous attribuons aux ions Er3+ aux sites du réseau qui sont fortement affectés par la déformation, les défauts et/ou les impuretés Al extrinsèques qui inhibent les effets JT. Nos résultats sont en général cohérents avec ceux précédemment rapportés par Sturm et al. En plus de la dépendance angulaire des raies, nous discutons des intensités, des valeurs g et des largeurs de raie des transitions Er3+ en fonction de la température.

Translated Description (Spanish)

Reportamos experimentos de Resonancia de Espín Electrónico (ESR) en banda X en ≈ 0.2% y ≈ 0.7% de SmB6 dopado con Er3+ a baja temperatura (4 K - 40 K). El estado fundamental del campo cristalino de Er3+ en SmB6 es un cuarteto Γ8 con un doblete excitado Γ6 cercano. La dependencia angular de las resonancias no es consistente con las transiciones entre los estados de campo de cristal cúbico puro. Los datos se interpretaron en términos de un efecto dinámico de Jahn-Teller (JT) mediante un acoplamiento a los modos vibracionales Γ3, que proponemos que se originen a partir del traqueteo de los iones Er3+ pequeños en la jaula SmB6 grande. Nuestros datos muestran un par anisotrópico de resonancias E y E'en g ≈ 4.4 y dos señales casi isotrópicas en g ≈ 5.8, una intensa y estrecha (modo vibratorio A) y la otra amplia y débil, que atribuimos a los iones Er3+ en los sitios de la red que están fuertemente afectados por la tensión, los defectos y/o las impurezas de Al extrínsecas que inhiben los efectos JT. Nuestros resultados son en general consistentes con los reportados previamente por Sturm et al. Además de la dependencia angular de las líneas, discutimos las intensidades, los valores g y los anchos de línea de las transiciones Er3+ en función de la temperatura.

Files

1.4974914.pdf

Files (93 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
93 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثيرات الاهتزازات اللا توافقية في ESR لـ Er<sup>3+</sup> عازل SmB<sub>6</sub>Kondo مخدر
Translated title (French)
Effets de vibrations vibratoires anharmoniques dans l'ESR de l'isolant SmB<sub>6</sub>Kondo dopé Er<sup>3+</sup>
Translated title (Spanish)
Efectos de vibraciones de traqueteo anarmónico en la ESR del aislante SmB<sub>6</sub>Kondo dopado con Er<sup>3+</sup>

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2580559161
DOI
10.1063/1.4974914

Is supplement to
https://openalex.org/W4389355097 (Other)
https://openalex.org/W3037681009 (Other)
https://openalex.org/W2992233353 (Other)
https://openalex.org/W2963075460 (Other)
https://openalex.org/W2751294769 (Other)
https://openalex.org/W2610572818 (Other)
https://openalex.org/W2510396871 (Other)
https://openalex.org/W2058165051 (Other)
https://openalex.org/W2032446402 (Other)
https://openalex.org/W1538350112 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1945488169
  • https://openalex.org/W1964832575
  • https://openalex.org/W1974619679
  • https://openalex.org/W1979178574
  • https://openalex.org/W1979870946
  • https://openalex.org/W1982459596
  • https://openalex.org/W1985723457
  • https://openalex.org/W1985955717
  • https://openalex.org/W1988999358
  • https://openalex.org/W1989089289
  • https://openalex.org/W2004639497
  • https://openalex.org/W2004944513
  • https://openalex.org/W2016573816
  • https://openalex.org/W2016647475
  • https://openalex.org/W2028643021
  • https://openalex.org/W2036418587
  • https://openalex.org/W2042844839
  • https://openalex.org/W2047492096
  • https://openalex.org/W2071017210
  • https://openalex.org/W2072086457
  • https://openalex.org/W2082625395
  • https://openalex.org/W2088418602
  • https://openalex.org/W2091109118
  • https://openalex.org/W2092518542
  • https://openalex.org/W2095127419
  • https://openalex.org/W2103131055
  • https://openalex.org/W2112532496
  • https://openalex.org/W2115248912
  • https://openalex.org/W2233723450
  • https://openalex.org/W2323941593
  • https://openalex.org/W2475658610