Изотопические эффекты в оптических и ЯМР-спектрах кристаллов (6 Lix 7 Li1-x YF4 : R, R=Er3+ , Ho3+ ; 73 Ge1-x )

• Автор: Сайкин, Семен Константинович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 104 с.

Оглавление

Введение. Стр. 4.

1. Колебательный спектр и локальные деформации кристаллической решетки в зависимости от изотопического состава. Стр. 8.
1.1. Динамика регулярной решетки и метод функций Грина в динамической теории примесной кристаллической решетки.
Стр. 10.

1.2. Деформационные эффекты, обусловленные примесными изотопами. Стр. 13.

1.3. Динамика решетки и структурные изотопические эффекты в кристаллах 6Д|х71'|1.хУГ4:КЕ3+ (11Е=165Но, 164+шЕг, т=0г2,3,4,6 ).
Стр. 16.

1.3.1. Динамика кристаллической решетки двойного фторида лития -иттрия. Стр. 16.

1.3.2. Изотопические эффекты в парных примесных центрах 6и - 165Но в кристалле 7иУГ4. Стр. 22.

1.3.3. Дифференциальный изотопический эффект на примесных ионах Ег3+. Стр. 26.

1.4. Изотопические деформации в кристалле Се. Стр. 29.
1.4.1. Динамика решетки в модели зарядов на связях. Стр. 30.
1.4.2. Локальные деформации кристаллов ве с изотопическим беспорядком. Стр. 36.
1.4.3. Температурная зависимость постоянной решетки кристалла ве при различных массах изотопов. Стр. 41.
2. Изотопическая сверхтонкая структура оптических спектров в кристаллах иУЛдНо3*. Стр. 45.
2.1 Изотопы в атомных оптических спектрах. Стр. 47.
2.2 Модель кристаллического поля в редкоземельных ионных парамагнетиках. Стр. 50.
2.3 Вклады в параметры кристаллического поля обусловленные неоднородностью изотопического состава решетки. Стр. 54.
2.4 Изотопическая структура спектров поглощения на переходах % - 5Г (.1=7,6) ионов Но3+. Стр. 57.
3. Изотопическая структура спектров четных изотопов эрбия в кристалле ЫУЕ4. Стр. 64.
3.1. Температурные сдвиги линий в кристалле иУР4:Ег. Стр. 67.
3.1.1 Деформационные сдвиги линий. Стр. 67.
3.1.2 Сдвиги линий за счет электрон-фононного взаимодействия.
Стр. 69.
3.1.3 Сравнение с результатами эксперимента. Стр. 73.
3.2 Собственная изотопическая структура оптических спектров поглощения ИОНОВ Ег3+ (переход 4115/2 -> Ат)- Стр. 76.
4. Изотопические эффекты в ЯМР-спектрах ядер 73ве. Стр. 78.
4.1 Квадрупольное спин-решеточное взаимодействие и спин-решеточная релаксация ядер 73Се. Стр. 79.
4.2Структура ЯМР-спектров 73Се в кристалле 7А0>е. Стр. 85.
4.2.1 Деформационное и магнитное уширение ЯМР-линий. Стр. 86.
4.2.2 Магнитная и квадрупольная структура ЯМР-спектра пар близко расположенных примесных центров. Стр. 89.
4.2.3 Построение огибающей ЯМР-спектра. Стр. 90.
Заключение. Стр. 95.
Приложение 1. Стр. 97.
Приложение 2. Стр. 99.
Литература. Стр. 100.

Введение.
Актуальность темы: Многие химические элементы имеют несколько
изотопов, и изотопический беспорядок проявляется в различных физических свойствах кристаллов. Относительно слабые спектральные изотопические эффекты до последнего времени были наблюдены лишь в небольшом числе соединений, поскольку обычно они скрыты в неоднородной ширине спектральных линий. Развитие технологии выращивания изотопически обогащенных образцов и методов спектроскопии высокого разрешения позволило непосредственно наблюдать и измерять изотопическую структуру оптических и ЯМР-спектров кристаллов, что открыло возможность детального теоретического исследования механизмов формирования этой структуры, сравнения различных теоретических моделей и прогнозирования величин изотопических эффектов. Исследования изотопических эффектов в кристаллах представляют одно из перспективных направлений развития физики неупорядоченных систем, они также стимулируются потребностью квантовой и микроэлектроники в методах контроля за изотопической однородностью кристаллов-матриц.
Изменение масс атомов в кристалле практически не влияет на величины межатомных взаимодействий и в рамках гармонического приближения проявляется только в динамике кристаллической решетки. Рассмотрение статических изотопических эффектов требует учета ангармонизма колебаний. Наличие в решетке дефектов массы обнаруживается, в частности, при прецизионных измерениях зависимостей структурных постоянных кристалла от температуры и его изотопического состава, теплопроводности кристалла, частот и формы линий комбинационного рассеяния.
Цель работы:
Выяснить механизмы формирования изотопической структуры в оптических спектрах кристаллов, активированных редкоземельными ионами, с учетом корреляций массовых дефектов в позициях примесных ионов и в изотопически неупорядоченной решетке.
Вычислить на основе микроскопических моделей динамики решетки и кристаллического поля величины вкладов различных механизмов в изотопическую структуру оптических линий в кристаллах 1л УРдНо'’ и
Спектральная плотность (отн. ед.)

Рисунок 1.8. Спектральные плотности для кристалла Ое.
Энергия (ст~1)