Tunable bistable hysteresis of the magnetic resonance of conduction electrons in solids

¹ Institut universitaire de France, France.
² Laboratoire de chimie appliquée de l'état solide, URA CNRS 1466, École nationale supérieure de chimie de Paris, 11, rue Pierre-et-Marie-Curie, 75231 Paris Cedex 05, France.

Abstract

Under dynamic nuclear polarisation by the Overhauser effect, conduction electrons in solids can exhibit a hysteresis of their magnetic resonance. In the case of polycrystalline samples of β-Ga₂O₃, a giant hysteresis can be achieved corresponding to a situation where the electron spins absorb the electromagnetic field when the magnetic field is swept downward and no absorption occurs in the reverse sweep direction. It is shown that this phenomenon is a general property of conducting solids containing elements with non-zero nuclear spins.

Résumé

Sous l'effet de la polarisation nucléaire dynamique par effet Overhauser, les électrons de conduction dans les solides peuvent présenter une hysteresis de leur résonance magnétique. Dans le cas d'échantillons polycristallins d'oxyde de gallium β-Ga₂O₃, une hysteresis géante peut être obtenue, correspondant à une situation où les spins électroniques n'absorbent le rayonnement microonde que lorsque le champ magnétique est balayé en sens décroissant, et où aucune absorption n'apparaît pour une variation dans le sens opposé. Ce phénomène est en fait une propriété générale des solides conducteurs électroniques contenant des éléments à spins nucléaires non nuls.