ЭПР-исследование и анализ параметров спинового гамильтониана ионов Fe3+ и Gd3+ в кристаллах структуры кольквириита Антонова, Ирина Ильгизовна

Введение к работе

Актуальность темы исследования. Поиск новых лазерных сред, равно как и фундаментальные исследования новых активных сред с целью повышения эффективности генерации остаются актуальными и в наши дни. Среди основных направлений развития квантовой электроники в последнее десятилетие является создание твердотельных перестраиваемых лазеров на основе оксидных и фторидных кристаллов, активированных ионами группы. железа и редких земель. Причем, фторидные матрицы имеют определенные преимущества по сравнению с оксидными, благодаря их уникальным оптическим свойствам.

Интерпретация спектров ЭПР ионов в S-состоянии является трудной задачей. Несмотря на огромное число работ, юсвященных исследованию ионов в S-состоянии микроскопическая природа его расщепления все еще остается не выясненной. В настоящей работе мы затрагиваем также эту проблему.

Цель настоящей работы. Определение симметрии парамагнитных центров Fe³⁺ и Gd³⁺ в кристаллах LiCAF и LiSAF. Выяснение роли процессов переноса заряда в начальном аксиальном расщеплении S-состояний ионов. Научная новизна.

1. Впервые проведены систематические исследования кристаллов LiCaAlF6 и LiSrAlFu с примесью ионов Fe³⁺ и Gd³⁺ методом ЭПР.

а) Измерены и интерпретированы параметры тонкой и
суперсверхтонкой структуры ионов Fe³⁺. Предложены структурные
модели центров Fe³⁺.

б) Определены параметры СГ ионов Gd³⁺ симметрии Су/ (Ск/_;³⁺),
обнаружен и исследован спектр ЭПР ионов Gd³⁺ симметрии Ду
(Gdy⁺), появляющийся в кристаллах с повышенной концентрацией
Gd³⁺ (концентрация GdF₃~2% по шихте).

в) Установлено, что помимо центров Gdj⁺ , Gdp' образуются центры

ионов Gd³⁺ с симметрией Су (Gdui), когда концентрация GdF₃~2% по

4 шихте. Предположена модель центра Gdfc : ион Gd³⁺, находящийся в

позиции Са²⁺ и вакансия Li" во второй координационной сфере. 2. Решена задача о влиянии ковалентности (процессов переноса заряда

лиганд-металл) на аксиальное расщепление ионов S-состояний.

Получены простые аналитические формулы для расчета параметров

начального расщепления D и Е, применимые для кристаллов

произвольной симметрии. Практическая ценность работы. Полученные данные позволили установить картину распределения Fe³⁺ и Gd³⁺ по различным структурным позициям LiCaAlFu ([1,2,3]).

Информация о способах внедрения ионов Fe³⁺ и Gd³⁺ может быть использована для прогноза замещения катионов LiCaAlF6 и LiSrAlF₆ другими трехвалентными ионами группы железа и группы редких земель, в частности ионами Се³⁺ и Сг³⁺ в этом кристалле. Основные защищаемые положения.

1. Структурные модели центров Fe-^U и GdJ⁺ , Gdf]⁺ , Gdifj в кристаллах

LiCaAlF₆ и LiSrAlF₆.

1. Интерпретация тонкой и суперсверхтонкой структуры спектров ЭПР ионов Fe³⁺ и тонкой структуры спектров ЭПР ионов Gd³⁺ в кристаллах LiCaAIF₆ и LiSrAJF₆.

2. Модель ковалентного механизма начального аксиального расщепления ионов S-состояний.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на итоговых конференциях Казанского государственного университета 1994-1998 гг., X Феофиловском симпозиуме по спектроскопии кристаллов, активированных ионами редкоземельных и переходных групп (Санкт-Петербург, 1995г.), ХГ/ Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков (Иваново, 1995г.), European Conference on Laser and Electro-Opticsi/European Conference Quantum Electronics CLEO/Europe-EQEC'96 (Hamburg, Germany, 1996), 3rd European conference on applications of polar dielectrics (Bled, Slovenia, 1996), 1st Asia-Pacific EPR/ESR Symposium (Hong-Kong, 1997), на Международной конференции "Спектроскопия, ренгенография и

5 шсталлохимия минералов" (Казань, 1997), III European ESR Meeting

.eipzjg,1997), Seventh Internationa] Seminar on Ferroelastic Physics [SFP7-97" (Kazan, 1997), на первой региональной молодежной научной :коле "Когерентная оптика и оптическая спектроскопия" Сазань, 1997г.).

абота выполнена при поддержке программы Российского Фонда >ундаментальньгх Исследований (гранты 17509а, 95-02-05538), а также рограммой International Soros Science Education Prograimn (ISSEP), OROS GRADUATE STUDENT, grants a96-2780, a97-1607, a98 (000793). [убликации по теме диссертации. Основное содержание работы гражено в четырнадцати публикациях: 5 статей и 9 тезисов. 'труктура и объем работы. Диссертационная работа общим объемом 138 границ состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 23 исунка, 17 таблиц и библиографии из 100 наименований.

Похожие диссертации на ЭПР-исследование и анализ параметров спинового гамильтониана ионов Fe3+ и Gd3+ в кристаллах структуры кольквириита

Исследование влияния деформации на структуру кристаллов сульфида и селенида цинка методом ЭПР Омельченко Сергей Александрович

Исследование методами ЭПР и ДЭЯР примесных парамагнитных ионов в кристаллах хлоридов структуры эльпасолитаЮртаева, Светлана Викторовна

Магниторезонансные исследования структуры и кинетики примесных центров Gd3+ в кристаллах BaF2 , CsSrCl3 и Pb5 Ge3 O11Гусева Валентина Борисовна

Структура примесных центров Gd3+ и Eu2+ во флюоритах и смешанных кристаллах на их основеЧернышев Владимир Артурович

Исследование фторидов со структурой перовскита, активированных ионами таллия и свинца, методами оптической и ЭПР спектроскопииШахов Александр Алексеевич

Топология тензоров спинового гамильтониана ионов Mn2+ , Fe3+ и квадратичных тензорных произведений кристаллического поля в монокристаллахГалеев, Ахмет Асхатович

Динамика формирования мезоскопической структуры кристаллаШибков Александр Анатольевич

Особенности атомной структуры кристаллов магнониобата свинца в сегнетоэлектрической релаксорной фазеЛебединская Алла Робертовна

Дифрактометическое определение особенностей молекулярной структуры кристаллов, стекол и полимеровВойна, Владимир Васильевич

Локальная атомная и электронная структура кристаллов и квазикристаллов системы Al-Cu-Fe и некоторых координационных соединений на основе медиБрылева, Марина Анатольевна