正交晶系 Y 取代 GdMnO$_{3}$的结构性质与自旋 - 声子耦合

我们利用粉末 X 射线衍射和拉曼散射，对正交晶系 Gd$_{1-x}$Y$_{x}$MnO$_{3}$锰氧化物（0 $\leq$ x $\leq$ 0.4）在室温下的结构和晶格动力学以及低温下的声子行为进行了系统研究。我们对结构参数与拉曼模式参数之间的相关性进行了详尽分析。室温下获得的数据揭示了由 Jahn-Teller 畸变和八面体倾斜引起的结构畸变。Jahn-Teller 畸变 apparently 与 x 无关，而当 x 从 0 变化到 0.4 时，可以确定 Mn-O1-Mn 键角增加了约 0.5{\deg}。拉曼结果证明了自旋 - 声子耦合的存在。MnO6 八面体的 B1g 面内 O2 伸缩模式的温度依赖性显示，相对于声子频率的纯非谐温度依赖性，其发生了正向或负向频移，这强烈依赖于 Y 浓度。这种频率重归一化用铁磁与反铁磁相互作用之间的竞争来解释。通过与自旋 - 自旋关联函数相关的面内 O2 伸缩模式的重归一化波数，确定了自旋 - 声子耦合常数与每个自旋的有效磁交换积分之比。