Magnetodielektrická vazba v EuTiO3

Abstract

Teoretická část práce se zabývá fonony, dielektrickými a magnetickými vlastnosti EuTiO3 a rozborem mechanismů vedoucích k existenci magnetodielektrické vazby v něm. Druhá část práce představuje zejména infračervenou a terahertzovou spektroskopii, tedy techniky, které byly použity k měření vlastností EuTiO3 keramik, a dále vysvětluje způsoby vyhodnocování spekter. Výsledky měření celkem osmi keramik (včetně jedné Eu2Ti2O7) jsou obsaženy v poslední kapitole. V teplotním intervalu 5 - 150 K se podařilo prokazatelně pozorovat měknutí dvou polárních fononů, které je příčinou vzrůstu statické permitivity s ochlazováním. Na základě pozorování dielektrické anizotropie (při 1 kHz) ve vnějším magnetickém poli předpovídáme rozštěpení měkkých fononů v přítomnosti tohoto pole. Rozštěpení bude o řád větší než u nedávno předpovězeného fononového Zeemanova jevu. Toto rozštěpení se v blízké budoucnosti chystáme ověřit pomocí terahertzové spektroskopie.

Theoretical part of the thesis deals with phonons, dielectric and magnetic properties of EuTiO3 and with analysis of mechanisms leading to existence of magnetodielectric coupling in it. Following part of the thesis introduces mostly infrared and terahertz spectroscopy, which means techniques, that were used for investigation of EuTiO3 ceramics, and also explains ways of spectra evaluation. Experimental results obtained on eight ceramics (including one Eu2Ti2O7) are summarized in the last chapter. In temperature range of 5 - 150 K, softening of two polar phonons was provably observed, which implicates an increase of static permittivity during cooling. Based on observation of dielecric anisotropy (at 1 kHz) in external magnetic field we predict soft phonon splitting in this field, namely one order higher than in case of recently predicted Zeeman's effect. We are going to verify this splitting in near future using the terahertz spectroscopy.