Спектроскопия редкоземельных ферроборатов RFe3(BO3)4 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат физико-математических наук Станиславчук, Тарас Николаевич

• Станиславчук, Тарас Николаевич
• кандидат физико-математических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Станиславчук, Тарас Николаевич

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Редкоземельные бораты КМз(ВОз)

1.2. Редкоземельные ионы в кристаллах

1.3. Принципы фурье-спектроскопии [47]

Глава 2. Эксперимент

2.1. Фурье-спектрометр BOMEMDA3.

2.2. Фурье-спёктрометр Bruker 125HR

2.3. Криогенное оборудование

2.4. Поляризационные измерения

2.5. Исследуемые образцы

Глава 3. Исследование магнитных фазовых переходов и определение типов магнитных структур ферроборатов методом эрбиевого спектроскопического зонда

3.1. Спектры зондового иона Ег3+ в RFe3(B03)4: нефелоксетический сдвиг и сила кристаллического поля

3.2. Магнитные фазовые переходы в RFe3(В03)4 (R=Y, Pr, Gd-Er)

3.3. Магнитные структуры ферроборатов RFe3(B03)4 (R=Pr, Tb, Y, Er, Ho, Dy)

Глава 4. Оптические спектры в области /^/'переходов в R3+ ионах и кристаллическое поле в

RFe3(B03)

4.1. Спектры пропускания ориентированных монокристаллов NdFe3(B03)4 в поляризованном излучении: параметры КП и магнитные свойства NdFe3(B03)

4.2. Спектроскопическое исследование PrFe3(B03)4. Появление линий запрещенных переходов Гг—»Гг во внутреннем магнитном поле

4.3. Спектры поглощения TbFe3(B03)4. Квазидублет основного состояния иона

4.4. Спектры поглощения ErFe3(B03)4. Построение схемы энергетических уровней иона Ег3+

4.5. Структурный фазовый переход в спектрах пропускания EuFe3(B03)4 101 Заключение 107 Список литер атуры

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Спектроскопия редкоземельных ферроборатов RFe3(BO3)4»

Актуальность работы. Редкоземельные (РЗ) ферробораты КРез(ВОз)4 — члены семейства боратов с общей формулой RM3(BC>3)4 (R=Y или La-Lu, М=А1, Ga, Sc, Cr, Fe). Кристаллическая структура этих соединений изоморфна структуре природного минерала хантита и описывается пространственной группой симметрии R32, не содержащей операции инверсии. Наиболее хорошо изученными представителями данного семейства являются алюминиевые I бораты. Они обладают хорошими люминесцентными и нелинейными оптическими свойствами, а также хорошей механической прочностью и химической стойкостью, что делает эти соединения интересными для практических применений. Алюмобораты - это уникальные полифункциональные материалы для нелинейной оптики и лазерной техники. В частности, кристаллы Ndx(Y,Gd)ixAl3(B03)4 и УЬ:УА13(В03)4 используются в качестве нелинейной среды в лазерах с самоудвоением и смешением частот, и в минилазерах. Хотя РЗ ферробораты были синтезированы ещё в 60" годы прошлого века, лишь недавно был достигнут существенный прогресс в технике роста этих кристаллов. Были получены большие совершенные монокристаллы, обладающие такими же замечательными физическими характеристиками, как и кристаллы родственных им алюмоборатов. Это стимулировало интенсивные исследования РЗ ферроборатов различными методами. Всё возрастающий интерес исследователей к этим соединениям связан, прежде всего, с богатыми магнитными свойствами РЗ ферроборатов, которые обусловлены наличием двух взаимодействующих магнитных подсистем (РЗ и железа). Кроме того, как было недавно установлено, РЗ ферробораты принадлежат к новому классу мультиферроиков [1-3]. Это делает соединения КРе3(ВОз)4 интересными не только для исследований, но и для возможных применений.

Магнитные и магнитоэлектрические свойства РЗ ферроборатов очень различны для разных РЗ ионов. Для понимания причины этих различий первостепенное значение имеет знание штарковской структуры уровней и волновых функций РЗ ионов в РЗ ферроборатах. Эти данные могут быть получены методами оптической спектроскопии, в сочетании с расчетами по теории кристаллического поля (КП). С другой стороны, оптическая спектроскопия непосредственно дает информацию о магнитных свойствах. Так, по расщеплению спектральных линий, соответствующих переходам между крамерсовыми дублетами, однозначно фиксируется магнитное упорядочение и, как будет показано в диссертации, определяется тип магнитной структуры.

Из вышесказанного следуют цели данной работы:

1. Выявление магнитных фазовых переходов и определение типов магнитных структур ферроборатов.

2. Определение штарковской структуры уровней РЗ ионов и представлений, по которым преобразуются соответствующие волновые функции.

Метод исследования. Спектры исследуемых соединений в широком интервале температур регистрировались в поляризованном свете с помощью фурье-спектрометров высокого разрешения BOMEMDA3.002 и Bruker 125HR. Далее проводилась компьютерная обработка и анализ полученных данных.

Научная новизна полученных результатов:

1. Впервые обнаружено магнитное упорядочение в ферроборате эрбия, происходящее при температуре 39±1 К как фазовый переход второго рода.

2. Спектроскопическим методом зарегистрировано магнитное упорядочение в монокристаллических образцах ферроборатов празеодима, тербия, европия, диспрозия и гольмия при температурах 31, 41, 35, 39 и 39 К, соответственно.

3. Зарегистрирован фазовый переход первого рода в ферроборате европия при температуре 58 К. Этот переход обусловлен переходом структуры ферробората из высокосимметричной R32 структуры в более низкосимметричную РЗ i21 структуру при понижении температуры.

4. По спектрам иона ТЬ3+ в ТЬРе3(ВОз)4 было выявлено, что его основное состояние представляет собой квазидублет (то есть два близких штарковских уровня), который расщепляется в эффективном магнитном поле, возникающем при магнитном упорядочении.

5. В спектрах ионов Рг в РгРе3(ВОз)4 было обнаружено появление линий, связанных с запрещенными Г2—>Г2 переходами, и показано, что оно обусловлено примешиванием к уровню Г2 волновых функций соседних уровней Г1 внутренним магнитным полем, возникающим при магнитном упорядочении.

От

6. Из сравнения характера расщепления спектральных линий иона Ег в ферроборатах RFe3(B03)4 (R=Y, Pr, Tb, Dy, Но и Er) и в ферроборате гадолиния, магнитная структура которого известна, сделан вывод об ориентации магнитных моментов железа в магнитоупорядоченном состоянии: для ферроборатов эрбия, иттрия и гольмия реализуется легкоплоскостная структура, а для ферроборатов тербия, диспрозия и празеодима — легкоосная.

7. Из анализа широко диапазонных спектров поглощения исследуемых ферроборатов в поляризованном излучении определены положения штарковских уровней ионов неодима, празеодима, тербия и эрбия, а для ионов неодима и празеодима определены еще и представления, по которым преобразуются волновые функции этих уровней.

8. На основе полученных данных о системе штарковских уровней РЗ ионов был выполнен расчет по теории КП (Б.З.Малкин, наш соавтор). Из расчета были получены, в частности, параметры КП, а также волновые функции и g-факторы для уровней РЗ ионов. Результаты расчета указывают на первостепенную роль одноионной анизотропии РЗ ионов в установлении того или иного типа магнитной структуры.

Положения, выносимые на защиту:

1. Спектроскопическим методом зарегистрировано магнитное упорядочение в монокристаллах ферроборатов иттрия, неодима, празеодима, тербия, эрбия, европия, диспрозия и гольмия при температурах 38, 33, 31, 41, 39, 35, 39 и 39 К, соответственно. Путем сравнения спектров зондового иона эрбия в ферроборате гадолиния, магнитная структура которого известна, и в других исследуемых ферроборатах был сделан вывод о характере их магнитных структур: в ферроборатах эрбия, иттрия и гольмия реализуется легкоплоскостная структура, а в ферроборатах тербия, диспрозия и празеодима — легкоосная.

2. Из анализа широкодиапазонных спектров поглощения исследуемых ферроборатов в поляризованном излучении определены положения штарковских уровней ионов неодима, празеодима, тербия и эрбия в диапазоне энергий от 1500 см"1 до 23000 см"1, а для ионов неодима и празеодима определены еще и симметрии этих уровней. Эти данные составили основу для расчетов по теории КП. Из расчетов были получены, в частности, параметры КП, а также волновые функции и g-факторы РЗ ионов. Результаты расчетов I указывают на первостепенную роль магнитной анизотропии РЗ ионов в установлении того или иного типа магнитной структуры.

Практическое значение полученных результатов.

Знание штарковской системы уровней и волновых функций РЗ ионов, а также параметров КП может быть использовано при теоретическом анализе свойств ферроборатов, в частности при объяснении природы наблюдаемого в ферроборатах манитоэлектрического эффекта.

Апробация результатов диссертации. Результаты исследования, представленные в диссертации докладывались на научных конференция МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук» (Москва 20042007 г.), Moscow International Conference on Magnetism 2005, Международной Конференции Молодых ученых и специалистов "Оптика - 2005" (Санкт Петербург), XX международной юбилейной школе-семинар «Новые магнитные материалы микроэлектроники» (Москва 2006), 6th International Conference on f-elements (Wroclaw, Poland 2006), Всероссийской конференции «Оптика и спектроскопия конденсированных сред» (Краснодар 2006, 2007 г.), XIII Feofilov Symposium on spectroscopy of crystals doped by rare earth and transition metal ions (Irkutsk 2007). Работы по теме диссертации были отмечены I премией на конкурсе молодых ученных ИСАЯ (Троицк 2005 г.) и II премией на конкурсе памяти академика А.П. Александрова в ГНЦ РФ ТРИНИТИ (Троицк 2008 г.)

Публикации. Основные результаты диссертации представлены в 6 статьях [4-9], 5 из которых входят в Перечень ВАК, а также в тезисах трудов 11 научных конференций [10-20].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы. Полный объем диссертации составляет 116 страниц, включая 68 рисунков и 15 таблиц. Список литературы содержит 83 наименования.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Станиславчук, Тарас Николаевич

Основные результаты п.4.3 изложены в [13,16].

4.4. Спектры поглощения ErFe3(B03)4. Построение схемы энергетических уровней иона Ег3+

Крамерсов ион Ег в ферроборатах уже использовался нами как информатор магнитного упорядочения и зонд типа магнитной структуры.

В данном параграфе исследуются широкодиапазонные спектры ферробората эрбия, с целью построить схему штарковских уровней иона Ег3+. Ее можно будет использовать для проведения расчетов по теории кристаллического поля, нахождения волновых функций и g-факторов.

Для оптических измерений был приготовлен образец ЕгРе3(ВОз)4 толщиной 0.1 мм. Спектры пропускания данного соединения были зарегистрированы на фурье-спектрометре ВОМЕМ DA3.002 с разрешением до 0.5 см4 в широких спектральной (2000-25000 см*1) и температурной (2.4-300 К) областях.

Волновые числа, см'1

Рис. 4.23. Спектр пропускания ErFe3(B03)4 при Т=50 К. в парамагнитном состоянии. На рисунке также указаны конечные мультиплеты переходов с основных состояний ионов Ег3+ (4/15/3) и Fe3+ (6А|).

На рис. 4.23 представлен спектр пропускания ЕгРе3(В03)4 во всем исследуемом спектральном диапазоне при Т=50 К (в парамагнитном состоянии). На рис. 4.24 и 4.25 более подробно приведены спектры в области переходов с основного состояния 4115/2 на первые четыре возбужденных мультиплета: 41]з/г, 41ц/2> %/2 и 4F9/2 иона Ег3т при различных температурах. Из анализа положений и интенсивностей «вымерзающих» спектральных линий были определены энергии штарковских подуровней основного состояния иона Ег1*, подобно тому, как это делалось для иона NcT~ в NdFe3(B03)4. Так, спектры в области перехода 4Ii5/2 ~> 'Ьз/г позволили определить штарковскую структуру основного состояния вплоть до третьего возбужденного подуровня, а анализ «вымерзающих» компонент в спектрах переходов на остальные мультиплеты иона Ег3+ подтвердил и, в некоторых случаях, уточнил эту идентификацию. В спектре при Т=5 К в области переходов на уровни мультиплетов 4113/2, У1\\ц, Ah/2 и ^9/2 наблюдается семь, шесть, пять и пять спектральных линий, соответственно. Это точно согласуется с числом крамерсовых дублетов указанных мультиплетов (см. Таблицу 1.2). Снятие крамерсова вырождения штарковских подуровней иона Ег3+ внутренним магнитным полем магнитоупорядоченного ErFe3(B03)4 приводит к расщеплению спектральных линий, отвечающих переходам между этими подуровнями. Такое расщепление наблюдается в низкотемпературных спектрах на рис. 4.24 и 4.25. Определенные из спектров поглощения положения уровней иона Ег3+ представлены в Таблице 4.6. Уровни основного мультиплета определялись из спектра при Т=130К, уровни возбужденных мультиплетов — из спектра при Т=50 К. В верхней части каждого рисунка приведена идентификация спектральных линий в соответствии со схемой (рис. 1.14).

Полученные экспериментально точные значения штарковских уровней мультиплетов 4Ii3/2, 4Ii3/2, 4Ii i/2? %/2, 4f9/2j 4S3/2> ^11/2 и 4F7/2 иона Er3+ в ErFe3(B03)4 позволили провести предварительный расчет по теории КП (Б.З. Малкин). Вычисленные энергии уровней иона ErJ+ в ErFe3(B03)4 также приведены в Таблице 4.6. Из расчета получены g-факторы основного состояния: gj. =9.47, girl -29.

Такая сильная анизотропия объясняет тот факт, что расщепление основного состояния иона Ег в GdFe3(B03)4 существенно больше в случае легкоплоскостной магнитной структуры. И, кроме того, видна определяющая роль одноионной анизотропии Ег3+ в установлении легкоплоскостной структуры в магнитоупорядоченном состоянии ErFe3(B03)4. Зная; величину обменного расщепления основного состояния иона Er3+ А = g±[iBBioc = 7.3 см"' (Таблица 3.2) и вычисленное значение g-фактора в основном состоянии, можно провести оценку локального эффективного магнитного поля В1ос в позициях Ег ионов в магнитоупорядоченном ErFe3(B03)4: Bioc = A/giP-в = 1-65 Т. I I I I | I I I I I 1 I I "Т | I I I' I I I I I I | I I I t I I I I I | I f I I I I I I I | I t I I

6400 6500 6600 6700 6800 CM

Рис. при Рис.

100 к

50 к

35 к

I | I ' I I I I I—Г I I I I I I I I ' I I I I-(-1-™1-1 I *

10100 10200 10300

4.24. Спектры пропускания в области переходов 4/is/r-+4/i3/2,iifl в ионе Ег3+ в ErFe^BO^ различных температурах. Обозначения линий приведены в соответствии со схемой 1.14.

20 К

5 кs

О Q щ т Т^ Т - —

5100

15200

15300

15400

СМ

-1

Рис. 4.25. Спектры пропускания в области переходов 1\ьп—* 1чп, Р\\п в ионе Ег3+ в ЕгРез(ВОз)4 при различных температурах. Обозначения линий приведены в соответствии со схемой Рис. 1.14.

20 К>

100 К

50 К*

35 К> г ут I *'Т

12300 I I I I I I I I

12400 I I с I I"

12500

I ( I | I I I I I i

12600 СМ'1

Заключение

В работе выполнено исследование магнитных свойств РЗ ферроборатов методами оптической спектроскопии. Для EuFe3(B03)4 исследован также структурный фазовый переход.

1. Зарегистрированы широкодиапазонные спектры пропускания монокристаллов ферроборатов RFe3(B03)4 (R= Y, Рг, Nd, Eu-Er) чистых и/или о I активированных 0.3-1 ат. % Ег в области температур 2.4-300 К со спектральным разрешением до 0.2 см"1 с помощью фурье-спектрометров высокого разрешения ВОМЕМ DA3.002 и Bruker 125HR.

2. Спектроскопическим методом зарегистрировано магнитное упорядочение в монокристаллах ферроборатов иттрия, неодима, празеодима, тербия, эрбия, европия, диспрозия и гольмия при температурах 38, 33, 31, 41, 39, 35, 39 и 39 К, соответственно.

3. Методом эрбиевого спектроскопического зонда проведено исследование ферроборатов RFe3(B03)4 (R=Y, Gd-Er) с 1 ат. % Ег . Прежде всего из спектров определены положения штарковских уровней основного состояния 4115/2 и мультиплета 4Ii3/2 иона Ег3+ в исследуемых соединениях. Полученные данные

О I свидетельствуют о близких значениях уровней энергии иона Ег в этих соединениях, а также о линейной зависимости положения Е0 центра тяжести мультиплета А1\т зондового иона Ег3+ от ионного радиуса R3+ иона (так называемый нефелоксетический сдвиг).

4. Из сравнения характера расщепления спектральных линий пропускания о I зондового иона Ег в соединениях RFe3(B03)4 (R=Y, Рг, Tb, Dy, Но и Ег) и GdFe3(B03)4, магнитная структура которого известна, сделан вывод об ориентации магнитных моментов железа в магнитоупорядоченном состоянии: для ферроборатов иттрия, гольмия и эрбия — Mfc-Lc, а для ферроборатов празеодима, тербия и диспрозия —

2 I

5. По спектрам иона ТЬ в TbFe3(B03)4 было выявлено, что его основное состояние представляет собой квазидублет (то есть два близких штарковских уровня), который расщепляется в эффективном магнитном поле, возникающем при магнитном упорядочении. Наличие квазидублета в основном состоянии свидетельствует о сильной магнитной анизотропии иона ТЬ {g-ф0, gxy « g7), которая способствует установлению легкоосной структуры TbFe3(B03)4.

6. По спектрам иона Еи3+ в EuFe3(B03)4 был зарегистрирован фазовый переход первого рода, имеющий характерный гистерезис: Тс при нагревании равна 59.8 К, а при охлаждении 58.8 К. Этот переход обусловлен переходом структуры ферробората из высокосимметричной R32 структуры в более низкосимметричную РЗ {21 структуру при понижении температуры.

7. В спектрах ионов Рг в PrFe3(B03)4 обнаружено появление линий, связанных с запрещенными *Т2 переходами. Показано, что снятие запрета обусловлено примешиванием к уровню Г2 волновых функций соседних уровней Г! внутренним магнитным полем, возникающем при магнитном упорядочении.

8. Из анализа широко диапазонных спектров поглощения исследуемых ферроборатов в поляризованном излучении определены положения штарковских уровней ионов неодима, празеодима, тербия и эрбия, а для ионов неодима и празеодима определены еще и представления этих уровней.

9. На основе полученных данных о системе штарковских уровней РЗ ионов Б.З.Малкиным, нашим соавтором, был выполнен расчет по теории КП. Из расчета были получены, в частности, параметры КП, а также волновые функции и g-фактора уровней РЗ ионов. Результаты расчета указывают на первостепенную роль магнитной анизотропии РЗ ионов в установлении того или иного типа магнитной структуры.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Станиславчук, Тарас Николаевич, 2008 год

1. А.К. Звездин, С.С. Кротов, A.M. Кадомцева, Г.П. Воробьев, Ю.Ф. Попов, А.П. Пятаков, JI.H. Безматерных, Е.А. Попова, О магнитоэлектрических эффектах в ферроборате гадолиния GdFe3(B03)4 // Письма в ЖЭТФ 81 (2005) 272.

2. А.К. Звездин, С.С. Кротов, A.M. Кадомцева, Г.П. Воробьев, Ю.Ф. Попов, А.П. Пятаков, JI.H. Безматерных, А.В. Кувардин, Е.А. Попова, Магнитоэлектрические и магнитоупругие взаимодействия в мультиферроиках NdFe3(BC>3)4 // Письма в ЖЭТФ 83 (2006) 509.

3. M.N. Popova, Е.Р. Chukalina, T.N. Stanislavchuk, L.N. Bezmaternykh, Different types of magnetic ordering in RFe3(BC>3)4. R=Gd, Tb, Er, and Y, as studied by the method of Er3+ spectroscopic probe // J. Magnetism &Magnetic Materials 300 (2006) e440-e443.

4. Т.Н. Станиславчук; Е.П. Чукалина; JI.H. Безматерных, Исследование магнитных фазовых переходов и магнитных структур в ряде редкоземельных ферроборатов методом эрбиевого спектроскопического зонда // Оптический журнал 74, № 2 (2007) 78-83.

5. M.N. Popova, Е.Р. Chukalina, T.N. Stanislavchuk, B.Z. Malkin, E. Antic-Fidancev, L.N. Bezmaternykh, Crystal-field effects in the new multiferroic NdFe3(B03)4 // Phys. Rev. В 75, № 22 (2007) 224435-1 224435-12.

6. T.N. Stanislavchuk, E.P. Chukalina, M.N. Popova, L.N. Bezmaternykh, I.A. Gudim, Investigation of the iron borates DyFej^O.-^ and HoFe3(B03)4 by the method of ErJ+ spectroscopic probe // Physics Letters A 368 (2007) 408-411.

7. Е.П.Чукалина, Т.Н.Станиславчук, М.Н.Попова, Л.Н.Безматсрных, Магнитные свойства редкоземельных ферроборатов: спектроскопическое исследование методом редкоземельного зонда // Известия РАН, серия Физическая 71, № 11 (2007) 1563-1565.

8. Т.Н. Станиславчук, Е.П. Чукалина, Спектроскопия ферробората тербия // Труды XLVIII Научной Конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук», Москва Долгопрудный, 25-26 ноября 2005, с.25-27.

9. T. Stanislavchuk, E. Chukalina, M. Popova, B. Malkin, L. Bezmaternykh, Spectroscopic study of terbium iron borate // 6th International Conference on f-elements (ICFE 6), 4-9 September 2006, Wroclaw, Poland, Book of Abstracts, EP 22.

10. Т. Н. Станиславчук, Е. П. Чукалина, Спектроскопическое исследование магнитных фазовых переходов и определение магнитных структур в ряде ферроборатов RFe3(B03)4 (R-Dy, Но и Nd) // Труды XLIX Научной Конференции МФТИ

11. Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук», Москва — Долгопрудный, 24-25 ноября 2006.

12. Т. H. Станиславчук, Кристаллическое поле и магнитные свойтсва NdFe3(B03)4 // Труды 50-ой научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук», часть III «Проблемы современной физики», Москва-Долгопрудный 2007, с. 142.

13. J.C. Joubcrt, W.B. White, R.J. Roy, Synthesis and Crystallographic Data of Some Rare Earth-Iron Borates // J. Appl. Cryst. 1 (1968) 318.

14. J.A. Campa, C. Cascales, E. Gutierrcz-Puebla, M.A. Monge, I. Rasines, C. Ruiz-Valero, Crystal Structure, Magnetic Order, and Vibrational Behavior in Iron Rare-Earth Borates // Chem.Mater. 9 (1997) 237-240.

15. S.A. Klimin, D. Fausti, A. Meetsma, L.N. Bezmaternykh, P.H.M. van Loosdrecht and T.T.M. Palstra, X-ray Structure determination of the trigonal iron-helicoidal-chain compound GdFe3(B03)4 // Acta Ciyst. B. 61 (2005) 481-485.

16. E.JI. Белоконева, Л.И. Альшинская, M.A. Симонов, Н.И. Леонюк, Т.И. Тимченко, Н.В. Белов, Кристаллическая структура (Nd. Bi)Fe3B03.4 // Журнал структурной химии 20 (1979) 542.

17. X. Chen, Z. Luo, D. Jaque, J.J. Romero, J.G. Sole, Y. Huang, A. Jiang, C. Tu, Comparison of optical spectra of Nd3+ in NdAl3(B03)4 (NAB), Nd:GdAl3(B03)4 (NGAB) and Nd:Gdo.2Yo.8A13(B03)4 (NGYAB) crystals // J. Phys.: Condens. Matter 13 (2001) 11711178.

18. D. Jaque. Self-frequency-sum mixing in Nd doped nonlinear crystals for laser generation in the three fundamental colours. The NYAB case // J.Alloys Compd. 323-324 (2001) 204209.

19. M. Huang, Y. Chen, X. Chen, Y. Huang, Z. Luo, A CW blue laser emission by self-sum-frequency-mixing in Nd3+:GdAl3(B03)4 crystal // Opt. Commun. 208 (2002) 163-166.

20. N.I. Leonyuk and L.I. Leonyuk // Progr. Cryst. Growth Charact. 31 (1995) 179.

21. A.D. Balaev, L.N. Bezmaternykh, I.A. Gudim, V.L. Temerov, S.G. Ovchinnikov, S.A. Kliarlamova, Magnetic properties of trigonal single crystal GdFe3(B03)4, J. Magnetism and Magnetic Materials 258-259 (2003) 532-534.

22. Yukio Hinatsu, Yoshihiro Doi, Kentaro Ito, Makoto Wakeshima and Abdolali Alemi, Magnetic and calorimetric studies on rare-earth iron borates ЬпРез(ВОз)4 (Ln=Y, La-Nd. Sm-Ho) // J. Solid State Chemistry 172 (2003) 438-455.

23. А.И. Панкрац, Г.А. Петраковский, JI.H. Безматерных, О.А. Баюков, Антиферромагнитный резонанс и фазовые диаграммы гадолиниевого ферробората GdFe3(B03)4 //ЖЭТФ 126. вып. 4 (2004) 887-897.

24. Е.Р. Chukalina, D.Yu. Kuritsin, M.N. Popova, L.N. Bezmaternykh, S.A. Kharlamova, V.L. Temerov, Magnetic ordering of NdFe3(B03)4 studied by infrared absorbtion spectroscopy // Physics Letters A 322 (2004) 239-243.

25. R.Z. Levitin, E.A. Popova, R.M. Chtsherbov, A.N. Vasiliev, M.N. Popova, E.P. Chukalina, S.A. Klimin, P.H.M. van Loosdrecht, D. Fausti, L.N. Bezmaternykh, Cascade of phase transitions in GdFe3(B03)4 // Письма в ЖЭТФ 79, вып. 9-10 (2004) 531-534.

26. D. Fausti, A. Nugroho, P. van Loosdrecht, S.A. Klimin, M.N. Popova, L.N. Bezmaternykh, Raman scattering from phonons and magnons in RFe3(B03)4 // Phys. Rev. В 74 (2006) 024403.

27. F. Yen, B. Lorenz, Y.Y. Sun, C.W. Chu, L.N. Bezmaternykh, and A.N. Vasiliev, Magnetic field effect and dielectric anomalies at the spin reorientation phase transition of GdFe3(B03)4 // Phys. Rev. В 73 (2006) 054435.

28. A.A. Kaminskii, Crystalline Lasers: Physical Processes & Operating Schemes // CRC Press, Boca Raton, New York, 1996.

29. G.N. Dieke, Spectra and energy levels of rare earth ions in crystals, Interscience Publishers, J.Willey (1968).

30. N.I.Agladze, M.N.Popova, G.N.Zhizhin, V.I.Egorov and M.A.Petrova. Isotope structure in optical spectra of LiYF4:Ho3+ // Phys.Rev.Lett. 66 (1991) 477480.

31. В.Ф. Золин, Л.Г.Коренева, Редкоземельный зонд в химии и биологии М., Наука, 1980.-349 с.

32. М.И.Петрашень, Е.Д.Трифонов, Применение теории групп в квантовой мехонике -М.: Наука, 1967.-308 с.

33. В. Хейне, Теория групп в квантовой механике, под ред. ВЛ.Файнберга, перевод с англ. К.К.Свидзинского — М.: изд. Иностранной литературы, 1963. 523 с.

34. JL Д. Ландау и Е. М." Лифшиц, Теоретическая физика, том III. Квантовая механика, нерелятивистская теория — М.: Наука, глав. ред. физ.-мат. лит., 1989. — 766 с.

35. Аллилуев С.П. Белоусов Ю.М., Введение в теорию симметрии. Учеб. пособие. М.: МФТИ, 2007.

36. М.А. Ельяшевич, Атомная и молекулярная спектроскопия, М.: физ.-мат. лит., 1962 — 892 с.

37. Н.И. Багданскис, B.C. Букреев, Г.Н. Жижин, М.Н. Попова, Инфракрасные спектрометры высокого разрешения; в кн. под ред. Раутиана С.Г. «Современные тенденции в технике спектроскопии», Новосибирск: Наука, СО, 1982, с.153-212.

38. В.А. Вагин, М.А. Гершун, Г.Н. Жижин, К.И. Тарасов, Светосильные спектральные приборы; под ред. К.И. Тарасова. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. — 264 с.

39. R. L. Cone and R. S. Meltzer, Spectroscopy of Solids Containing Rare Earth Ions, Modern Problems in Condensed Matter Sciences, ed. A. A. Kaplyanskii and R. M. Macfarlane, 27 (1987) 481.

40. Ж.Конн, Спектроскопические исследования с применением фурье-преобразования, в сб. статей под ред. ЖижинаГ.Н. «Инфракрасная спектроскопия высокого разрешения» М.: Мир, 1972. - 352 с.

41. Robert John Bell, Introductory Fourier Transform Spectroscopy, Academic Press, New York and London (1972), перевод с английского под редакцией Г.Н. Жижина, М.: Москва, 1975.

42. P.Jacquinot. Journ. Phys.Rad., 1958, t.19, p.39.

43. P.B.Felgett. Multi-channel Spectrometry. Joum. Opt. Soc. Am.,1952, v.42, N 11, p.872; A propos de la theorle du spectrometrelnterferentlel multiplex. Journ. Phys. Rad., 1958, t.19, N 3, p.187-191.

44. М.Н. Попова. Фурье спектроскопия высокого разрешения в исследовании кристаллов с редкоземельными ионами. Диссертация на соискание ученой степени доктора физ.-мат. наук, Троицк 1992.

45. Г.Н. Жижин, М.Н. Попова, Методы инфракрасной спектроскопии высокого разрешения для исследования атмосферных газов, в сб. «Спектроскопические методы исследования атмосферных газов», Институт физики АН Литовской ССР, 1983.

46. M.N. Popova, High-resolution Fourier Transform Spectroscopy: Application to Magnetic Insulators, in: Encyclopedia of Materials: Science and Technology, p. 3786-3790, Elsivier, 2001.

47. L.N. Bezmaternykh, V.G. Mashchenko, N.A. Sokolova, V.L. Temerov, Growth of iron garnet single crystals on a rotating carrier from ВаО/ВдОз fluxes // J. Cryst. Growth 69 (1984) 407.

48. L.N. Bezmaternykh, S.A. Kharlamova, and V.L. Temerov // J. Crystallogr. Rep. 49 №9, (2004) 855-857.

49. L.N. Bezmaternykh, V.L. Temerov, I.A. Gudim, N.A. Sokolova // J. Crystallogr. Rep. 50 Suppl. 1 (2005) S97-S99.

50. M.N. Popova, High-resolution spectroscopy of rare cuprates and nicelates // J. Alloys Compd. 275-277 (1998) 142-147.

51. Д.Т. Свиридов, P.K. Свиридова, Ю.Ф. Смирнов, Оптические спектры ионов переходных металлов в кристаллах. М.: Наука, 1976, с. 180-191.

52. A.M. Калашникова, В.В. Павлов, Р.В. Писарев, JI.H. Безматерных, М. Бауер, Т. Расинг, Линейная и нелинейная оптическая спектроскопия гадолиниевого ферробората GdFe3(B03)4 // Письма в ЖЭТФ. 80, № 5. (2004) 339-343.

53. Р. Саго, О. Beaury, Е. Antic // J. de Physique. 37, № 6 (1976) 671.

54. E. Antic-Fidancev, M. Lemaitre-Blaise, P. Caro // New J. Chem. 11, № 6 (1987) 467.

55. R.D. Shannon // Acta Cryst. A. 32 (1976) 751.

56. A.N. Vasiliev, E.A. Popova, I.A. Gugim, L.N. Bezmaternykh and Z. Hiroi. Heat capacity of rare-earth ferroborates ИРез(ВОз)4. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials 300 (2006) e382-e384.

57. M.N. Popova. High-resolution Fourier Transform Spectroscopy: Application to Magnetic Insulators, in: Encyclopedia of Materials: Science and Technology, Elsivier, 2001, p. 37863790.

58. E. A. Popova, D. V. Volkov, A. N. Vasiliev, A. A. Demidov, N. P. Kolmakova, I. A. Gudim. L. N. Bezmaternykh, Magnetization and specific heat of TbFe3(B03)4: Experiment and crystal-field calculation // Phys. Rev. В 75 (2007) 224413.

59. D.V. Volkov, E.A. Popova, N.P. Kolmakova, A.A. Demidov, N. Tristan, Yu. Skourski, B. Buechner, I.A. Gudim, and L.N. Bezmaternykh, Magnetic properties of ТЬРез(ВОз)4 // JMMM, in press.

60. E.A.Popova, N.Tristan, A.N.Vasiliev, V.L.Temerov, L.N.Bezmaternykh, N.Leps, B.Buchner, and R.Klinger, Magnetization and specific heat of DyFe3(B03)4 single crystal // Eur. Phys. J. В 62 (2008) 123-128.

61. С. Ritter, A. Vorotynov, A. Pankrats, G.Petrakovskii, V. Temerov, I. Gudim and R. Szymczak, Magnetic structure in iron borates RFe3(B03)4(R=Y, Ho): a neutron diffraction and magnetization study // J. Phys.: Condens. Matter 20 (2008) 365209.

62. А.И. Панкрац, Г.И. Петраковский, JT.H. Безматерных, В.JT. Темеров, Антиферромагнитный резонанс и магнитная анизотропия в монокристаллах системы YFe3(B03)4- GdFe3(B03)4 // ФТТ 50, вып.1 (2008) 77-81.

63. N.Tristan, R.Klinger, C.Hess, B.Buchner, E.Popova, I.A.Gudim, L.N.Bezmaternykh, ( Thermodinamic properties of NdFe3(B03)4 // Journal of Magnetism and Magnetic Materials316 (2007) e621-e623.

64. С.А.Климин, частное сообщение.

65. В. Z. Malkin, in Spectroscopy of Solids Containing Rare Earth Ions, edited by

66. A. A. Kaplyanskii and R. M. Macfarlane (North-Holland, Amsterdam, 1987), Chap.2, pp. 13-50.

67. E.A. Попова, H. Тристан, X. Хесс, P. Клингелер, Б. Бюхнер, JT.H. Безматерных,

68. B.JT. Темеров, A.H. Василиев, Магнитные и тепловые свойства монокристалла NdFe3(B03)4 // ЖЭТФ 132, вып.1 (7), (2007) 121-124.

69. Е.А.Попова, частное сообщение.

70. Дж. Смарт, Эффективное поле в теории магнетизма, под ред. С. В. Тябликова, перевод с англ. В. Т. Хозяинова- М.: Мир, 1968. 271 с.

71. A. A. Kaplyanskii, M. F. Limonov, Yu. F. Markov // JETP Lett. 37 (1983) 212.

72. Альтшулер С.А., Козырев Б.М. Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов промежуточных групп. — М.: Наука, 1972. 672 с.1. Благодарности

73. Прежде всего, хочу выразить глубокую благодарность своему научному руководителю Поповой М.Н. за постановку задачи, хорошее руководство и поддержку в течение всего времени нашей совместной деятельности.

74. Большую благодарность выражаю Чукалиной Е.П., руководителю моей магистерской диссертации.

75. Хочу поблагодарить Климина С.А., Болдырева К.Н. и Болдырева Н.Ю. за помощь в экспериментальной работе, а также своих коллег Пыталева Д.С., Нарожного М.В., Короткова Н.М. и Романова Е.А с которыми было приятно вместе работать.

76. Отдельная благодарность Безматерных JI.H. за предоставленные для измерений образцы и руководству Института спектроскопии РАН за предоставленную возможность выполнения исследовательской работы на уникальном оборудовании сектора фурье-спектроскопии.у