MAGNETOELECTRIC EXCITATION OF RESONANCE TRANSITIONS IN THE ELECTRON SPIN SYSTEM OF IMPURITY 167Er IONS IN YTTRIUM ORTHOSILICATE (Y2SiO5)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Study of continuous wave electron paramagnetic resonance spectra of impurity erbium ions in yttrium orthosilicate Y2SiO5 on an ELEXSYS spectrometer with a dielectric resonator reveals unusual dependence of the shape of the resonance lines on the intensity of microwave excitation. At a relatively high intensity and partial saturation of the resonance transition, the shape of the line is a superposition of a usual line corresponding to the derivative of the resonant absorption and an anomalous line corresponding to the resonance absorption itself. It is proposed that the appearance of the anomalous component of the line is associated with the simultaneous excitation of magnetic dipole and electric quadrupole transitions in the coupled system of magnetic dipole and electric quadrupole oscillators of the electron spin system of erbium ions.

About the authors

V. F. Tarasov

Zavoisky Physical-Technical Institute, FRC Kazan Scientific Center of the RAS

Email: tarasov@kfti.knc.ru
Russian Federation, 420029, Kazan

N. K. Solovarov

Zavoisky Physical-Technical Institute, FRC Kazan Scientific Center of the RAS

Email: tarasov@kfti.knc.ru
Russian Federation, 420029, Kazan

A. A. Sukhanov

Zavoisky Physical-Technical Institute, FRC Kazan Scientific Center of the RAS

Email: tarasov@kfti.knc.ru
Russian Federation, 420029, Kazan

Yu. D. Zavartsev

Prokhorov General Physics Institute of the RAS

Author for correspondence.
Email: tarasov@kfti.knc.ru
Russian Federation, 119991, Moscow

References

  1. C.W. Thiel, T. B¨ottger, and R. L. Cone, J. Lumin. 131, 353 (2011).
  2. J. J. L. Morton and P. Bertet, J.Magn.Reson. 287, 128 (2018).
  3. M. Businger, A. Tiranov, K.T. Kaczmarek et al., Phys.Rev. Lett. 124, 053606 (2020).
  4. A. Ortu, A. Tiranov, S. Welinski et al., Nature Materials 17, 671 (2018).
  5. A. Ortu, A. Tiranov, S. Welinski, J. J. Longdell, E. Fraval, M. J. Sellars et al., Phys.Rev. Lett. 95, 063601 (2005).
  6. E. Fraval, M. J. Sellars, and J. J. Longdell, Phys.Rev. Lett. 92, 077601 (2004).
  7. G.A. ´Alvarez, A. Ajoy, X. Peng, and D. Suter, Phys. Rev.A. 82, 042306 (2010).
  8. M.A.A.Ahmed, G.A. ´Alvarez, and D. Sute, Phys. Rev.A 87, 042309 (2013).
  9. F. Bloch, Phys.Rev. 70, 460 (1946)
  10. А. Абрагам, Б. Блини, Электронный парамагнитный резонанс переходных ионов, Мир, Москва (1972), т. 1
  11. U. Fano, Phys.Rev. 133, B828 (1964).
  12. R.C. Hilborn, L.R. Hunter, K. Johnson et al., Phys.Rev.A 50, 2467 (1994).
  13. R. Wieser, Phys.Rev.B 84, 054411 (2011).
  14. H.-J. St¨ockmann and D. Dubbers, New J. Phys. 16, 053050 (2014).
  15. J.D. Macomber, The Dynamics of Spectroscopic Transitions, Wiley, New York, London, Sydney, Toronto (1976), ch. 3.
  16. G. Wolfowicz, H. Maier-Flaig, R. Marino et al., Phys.Rev. Lett. 114, 170503 (2015).
  17. S. Welinski, A. Ferrier, M. Afzelius et al., Phys.Rev.B 94, 155116 (2016).
  18. H.-J. Lim, S. Welinski, A. Ferrier et al., Phys.Rev. 97, 064409 (2018).
  19. G. Dold, C.W. Zollitsch, J. O’Sullivan et al., Phys.Rev.Applied 11, 054082 (2019).
  20. M.N. Popova, S.A. Klimin, S.A. Moiseev et al., Phys.Rev.B 99, 235151 (2019).
  21. A.A. Sukhanov, V. F. Tarasov, R.M. Eremina et al., Appl.Magn.Reson. 48, 589 (2017).
  22. А.А. Суханов, В. Ф. Тарасов, Ю.Д. Заварцев и др., Письма в ЖЭТФ 108, 211 (2018).
  23. R.M. Eremina, V. F. Tarasov, K.B. Konov et al., Appl.Magn.Reson. 49, 53 (2018).
  24. R. F. Likerov, V.F. Tarasov, A.A. Sukhanov et al., Optical Materials 85, 414 (2018).
  25. R. F. Likerov, V.F. Tarasov, A.A. Sukhanov et al., Magn.Reson. Solids 22, 20201(2020).
  26. O. Guillot-No¨el, Ph. Goldner, and Y. Le Du, Phys.Rev.B 74, 214409 (2006).
  27. O. Guillot-No¨el, H. Vezin, Ph. Goldner et al., Phys.Rev.B 76, 180408 (2007).
  28. S. Welinski, C.W. Thiel, J. Dajczgewand et al., Optical Materials 63, 69 (2017).
  29. S. Welinski, Ph. J.T. Woodburn, N. Lauk et al., Phys.Rev. Lett. 122, 247401 (2019).
  30. Y-H. Chen, X. Frnandez-Gonzalvo, S.P. Horvath et al., Phys.Rev.B 97, 024419 (2018).
  31. J.-Y. Huang, P.Y. Li, Z.-Q. Zhou et al., Phys.Rev.B 105, 245134 (2022).
  32. Максимов, Ю.А. Харитонов, В. В. Илюхин и др., ДАН 183, 1072 (1968).
  33. S. Campos, A. Denoyer, S. Jandl et al., J. Phys.: Condens.Matter 16, 4579 (2004).
  34. Y. Sun, T. B¨ottger, C.W. Thiel et al., Phys.Rev.B 77, 085124 (2008).
  35. E. Reijerse, A. Savitsky, in EPR Spectroscopy: Fundamentals and Methods, ed. by D. Goldfarb and S. Stoll, Wiley and Sons, Chichester, West Sussex, UK (2018), p. 235.
  36. J. L. Harthoorn and J. Smidt, Appl. Sci.Res. 20, 148 (1969).
  37. N. L. Jobbitt, J.-P.R. Wells, M. F. Reid et al., Phys. Rev.B 104, 155121 (2021).
  38. S. Stoll and A. Schweiger, J.Magn.Reson. 178, 42 (2006).
  39. E. L. Wolf, Phys.Rev. 142, 555 (1966).
  40. A.V. Astashkin and A. Schweiger, Chem.Phys. Letters 174, 595 (1990).
  41. К.М. Салихов, ЖЭТФ 162, 630 (2022).
  42. В. Ф. Тарасов, Р.Б. Зарипов, Н.К. Соловаров и др., Письма в ЖЭТФ 93, 312 (2011).
  43. V. F. Tarasov, R.B. Zaripov, N.K. Solovarov et al., Appl.Magn.Reson.45, 239 (2014).
  44. В. Ф. Тарасов, А.А. Суханов, В.Б. Дудникова и др., Письма в ЖЭТФ 106, 78 (2017).
  45. I.N. Kurkin and K.P. Chernov, Physica B+C 101, 233 (1980).
  46. M. Akaki, D. Yoshizawa, A. Okutani et al., Phys. Rev.B 96, 214406 (2017).
  47. И.И. Садыков, Е.П. Хаймович. Письма в ЖЭТФ 34, 441 (1981).
  48. N.E. Brun, R. J. Mahler, H. Mahon, and W. L. Pierce, Phys.Rev. 129, 1965 (1963).
  49. W.G. Proctor,W.A. Robinson, Phys.Rev. 104, 1344 (1956).
  50. В.А.Голенищев-Кутузов, Н.К.Соловаров, В.Ф.Тарасов, Письма в ЖЭТФ 22, 266 (1975).
  51. В.А.Голенищев-Кутузов, А.И.Сиразиев, Н.К.Соловаров, В. Ф. Тарасов, ЖЭТФ 71, 1074 (1976).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).