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该论文经过详细理论推导和计算,第一次用量子理论定量计算了强磁场作用下单品ErGG石榴石的法拉第旋转角,并计算得出了ErGG石榴石在低温4.2K、强磁场作用下与实验基本吻合的磁性各向异性现象.按照传统的理论,法拉第旋转角主要是由于电偶极跃迁所形成的.刘公强、徐游等人的研究表明,对于Ce<3+>,Pr<3+>等稀土离子,由基组态向激发组态之间的跃迁(4f→4f5d)是对法拉第旋转的主要贡献.对于我们所研究的Er<3+>离子,激发组态与基组态之间的能量差大约在6万cm<-1>以上,且具体的谱项未能有资料提供.同时考虑到一个4f电子跃迁到5d上去,5d电子的自旋有两种取向.当5d电子的自旋取4f中的7个电子自旋平行时,形成高自旋态(HS);当自旋反平行时,形成低自旋态(LS).根据Hund法则,同一个电子组态形成的能级中,总自旋越大,能量越低.因此高自旋态的能量低于低自旋态的能量,而由跃迁选择定则可知低自旋态的跃迁是允许的,也就是说Er<3+>离子从4f<11>跃迁到4f<10>5d上去必须越过高自旋态才能到达自旋允许的激发组态.因此,电子Er<3+>离子4f<11>→4f<10>5d的跃迁是困难的.我们根据Judd and 0felt两人分别提出的由5d电子态的相反宇称态的波函数与4f态混合,使f→f的禁戒跃迁部分解除的理论,我们认为ErGG石榴石的法拉第旋转是由于奇宇称晶场所引起的4f<11>组态内电子跃迁形成的,并第一次通过编程计算了磁场沿ErGG的[100]方向时,考虑f→f中的<4>S<,3/2>→<4>I<,15/2>的电偶极跃迁,得出了与实验吻合较好的结果.同时我们还计算了法拉第旋转角与磁化强度之间的唯象关系.在计算磁化强度时我们发现,当外磁场不为零时,晶场的大小对磁化强度有较大的影响.同时稀土离子的间接交换作用对磁性的影响也是至关重要的.当磁场大于150KOe以上时,我们认为间接交换作用的大小与外磁场的大小有关,我们拟合得到了和外磁场有关的系数,使计算的磁化强度特性曲线与实验值符合情况有所改善.我们还计算了温度的变化对ErGG磁化的贡献,发现温度的变化对不同方向磁化的影响是不同的.