Обнаружение резонансного поглощения ультразвука одиночным янтеллеровским центром Cr в кубическом ZnSe / Аверкиев Н.С., Барышников К.А., Берсукер И.Б., Гудков В.В., Жевстовских И.В., Сарычев М.Н., Жерлицын С., Ясин Ш., Коростелин Ю.В.

Abstract

Поглощение ультразвука, одиночными центрами Cr, замещающими атомы Zn в кубическом кристалле ZnSe, в магнитных полях, приложенных в различных направлениях, в широком интервале температур исследовалось в работах [1,2]. Атомы хрома образуют магнитные анизотропные центры в ZnSe, подверженные эффекту Яна-Теллера, который приводит к локальному адиабатическому потенциалу с тремя эквивалентными направлениями искажения примесного комплекса CrSe4 вдоль кубических осей кристалла. При включении магнитного поля вдоль оси [110] медленная поперечная ультразвуковая волна, распространяющаяся воль того же направления [110], нарушает эквивалентность этих искажений, что приводит к росту релаксационного поглощения с полем (примерно до 0.15 Тл). В данной работе показано, что в больших магнитных полях при температурах ниже 8К существенный вклад в поглощение ультразвука вносят резонансные процессы. При этом в полях B > 4 Тл, приложенных вдоль другого направления, [001], основное состояние Cr становится невырожденным, и медленная поперечная ультразвуковая волна при T = 1.3 K перестает взаимодействовать с центром, что приводит к подавлению вклада Cr в поглощение звука. Экспериментальные данные выявляют сильную зависимость затухания ультразвука от его частоты, что свидетельствует о резонансном характере поглощения, так как частотная зависимость релаксационного поглощения очень слабая (время релаксации собственных состояний центра к термодинамическому равновесию значительно превышает период ультразвуковой волны). Особенный интерес вызывает то, что резонансное поглощение обнаружено также в нулевом магнитном поле. Показано, что резонансные переходы, индуцированные ультразвуком в этом случае, происходят между вибронными уровнями центра, расщепленными спин-орбитальным взаимодействием на величину порядка 10 мкэВ. Проанализирован вклад резонансных и релаксационных процессов в коэффициент поглощения звука, а также обсужден переход от резонансного к чисто релаксационному механизму поглощения с увеличением мощности ультразвука. Этот переход подразумевает нелинейное подавление коэффициента затухания звуковой волны при увеличении ее интенсивности. В отличие от случая, когда нелинейность приписывается решеточному ангармонизму [3], в данной работе рассмотрен механизм нелинейности, возникающий вследствие взаимодействия ультразвука с изолированными примесными центрами.