Spectre d'absorption, dans l'infrarouge lointain, du gallate de dysprosium structure grenat

Abstract

2014 The position of the first four crystalline levels of the fundamental multiplet of Dy3+ in Dy10 Ga6 O24 is determined from the low temperature far-infrared spectrum. LE JOURNAL DE PIIYSIQUE TOME 27, JANVIER-FÉVRIER 1966, PAGE Pour interpréter quantitativement le comportement magnétique des composés de terre rare à basse température, il est nécessaire de connaître la position des niveaux d’énergie issus, sous l’effet du champ cristallin, du multiplet fondamental ; les spectres d’absorption dans l’infrarouge lointain apportent, à ce sujet, de nombreux renseignements. Nous avons étudié, dans ce but, le spectre d’absorption entre 10 et 100 cm-1 du gallate de dysprosium à structure grenat [1J de formule 3 Ga,O,, 5 Dy2O3. Les échantillons, que nous avons utilisés, sont des monocristaux préparés au C. E. N. de Grenoble, dans le Service de Diffraction Neutronique. Ils ont été taillés au Laboratoire de Recherche Physique de la Sorbonne par M-e Lenain, sous forme de lames de 0,6 mm d’épaisseur. Du fait de leur dimension réduite, on a dû réaliser une « mosaïque » qui couvre au total 1 cm2. La figure 1 donne la transmission de l’échantillon en fonction de la longueur d’onde, entre 100 et FIG. 1. 700 microns, pour trois températures différentes. A température ordinaire la transparence croît régulièrement et n’atteint 60 % que pour les plus grandes longueurs d’onde. A la température de l’azote liquide, et surtout à celle de l’hélium liquide, la transparence générale est beaucoup plus grande et des bandes d’absorption apparaissent. A la température de l’hélium liquide, on pointe cinq maximums d’absorption à 17,5 cIn-1 (1), 23,3 cm-’ (2), 50 cm-’ (3), 69 em-1 (4), et 87 em-1 (5). L’intensité des raies (1), (2), (4), (5), augmente lorsque la température diminue, celle de la raie (3) , diminue. Interprétation des résultats. Le niveau fondamental de l’ion libre Dy3+ correspond à un état sHl~/2 ; sous l’effet du potentiel cristallin de très basse symétrie, qui existe dans les grenats au niveau de l’ion terre rare [2], ce multiplet se décompose en huit doublets de Kramers ; et l’on peut estimer, par analogie avec le gallate d’erbium, par exemple [2], que ces sous-niveaux s’étendent sur 4 à 500 cm-1. Les raies (1), (2) et (4) peuvent très vraisemblablement être attribuées à des transitions électroniques issues du doublet fondamental et aboutissant aux sous-niveaux immédiatement supérieurs. L’étude du spectre d’absorption dans le proche infrarouge [3] montre, en effet, de façon indirecte et moins précise, par l’existence de raies « satellites » dont l’intensité décroît avec la température, qu’il y a des niveaux électroniques localisés, approximativement, à 20 et 70 cm-1 au-dessus du fondamental. Rien par contre, dans ces spectres, n’indique de niveau situé à 50 cm-1 et qui correspondrait à la raie (3). On remarque d’ailleurs que l’intensité de cette raie diminue quand la température s’abaisse ; Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01966002701-204300