Кpай оптического поглощения α-Fe₂O₃: экситон-магнонная стpуктуpа

Abstract

Измерены спектры пропускания синтетического и природного кристаллов гематита (α-Fe₂O₃ при температурах 10, 25 и 300 K в диапазоне длин волн 500-1100нм, рассчитаны спектры поглощения. Выявлены полосы чисто экситонного и экситон-магнонного d-d-переходов, длины волн для которых при 10 K равны соответственно λ₀=1020нм и λ₁=965нм; полуширина и сила осциллятора составляют g₀=84 см-1, f₀=4*10⁻⁹, g₁=60 см-1, f₁=1,4*10⁻⁷ при 10K, g₀=85 см⁻¹, f₀=5*10⁻⁹, g1=110 см⁻¹, f₁=2,1* 10⁻⁷ при 25K. Проведен анализ механизмов формирования полос слабо разрешенных d-d-переходов гематита.

Виміряно спектри пропускання синтетичного і природного кристалів гематиту (α-Fe₂O₃) при температурах 10, 25 и 300 К в діапазоні довжин хвиль 500-1100 нм, розраховано спектри поглинання. Виявлено смуги чисто екситонного і екситон-магнонного d-d-переходів, довжини хвиль для яких при 10 К дорівнюють відповідно λ₀=1020нм і λ₁=965нм; півширина і сила осцилятора складають g₀=84 см-1, f₀=4*10⁻⁹, g₁=60 см-1, f₁=1,4*10⁻⁷ при 10K, g₀=85 см⁻¹, f₀=5*10⁻⁹, g1=110 см⁻¹, f₁=2,1* 10⁻⁷ при 25K. Проведено аналіз механізмів формування смуг слабко розрізнених d-d-переходів гематиту.

Transmission spectra of synthetic and natural hematite (α-Fe₂O₃) crystals are measured at temperatures 10, 25, and 300 K in the wavelength range 500–1100 nm, and the absorption spectra are computed. Pure exciton and exciton–magnon d–d transition bands are revealed, the corresponding wavelengths at 10 K being λ₀=1020 nm and λ₁=965 nm respectively. The half-widths and oscillator forces are g₀=84 сm-1, f₀=4*10⁻⁹, g₁=60 сm-1, f₁=1,4*10⁻⁷ for 10K, g₀=85 сm⁻¹, f₀=5*10⁻⁹, g1=110 сm⁻¹, f₁=2,1* 10⁻⁷ for 25K. The mechanisms of band formation for weakly allowed d–d transitions in hematite are analyzed.