YVO$_3$ 的结构、电子和磁光性质

研究了 YVO$_3$ 单晶在 FIR、可见和紫外区域的光学和磁光性质。观察到两个结构相变：75 K 和 200 K，分别为一级和二级相变。晶格在 200 K 以上以及 75 K 以下均具有正交八方ite $Pbnm$ 对称性，在两者之间为二面单斜ite $Pb11$。我们将 YVO$_3$ 识别为 Mott-Hubbard 绝缘体，其光学带隙为 1.6 eV。可见光谱中的电子激发由三个 $d$ 带（分别位于 1.8、2.4 和 3.3 eV）以及约 4 eV 处的电荷转移跃迁决定。观察到的结构与 LSDA+$U$ 带结构计算结果良好一致。根据配位场考虑，我们将这些带分配给 $^4A_{2g}$、$^2E_{g} + ^2T_{1g}$ 和 $^2T_{2g}$ 态的跃迁。这些带的强温度依赖性与轨道有序形成相符。尽管每个钨原子的净磁矩仅为 0.01 $\mu_B$，但在磁性有序相（$T_{\text{N\'eel}}<116 K$）中观察到所有三个 $d$ 带的 Kerr 效应约为 $0.01^\circ$。在 75 K 以下发现 Kerr 效应的意想不到的强增强，最大达到 $0.1^\circ$。该效应可归因于非零净轨道磁矩。