Оптическая и ЭПР-спектроскопия материалов квантовой электроники и нелинейной оптики на основе кристаллов фторидов, семейств дигидрофосфата и сульфата калия

• Автор: Силкин, Николай Иванович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 232 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение
Глава I. Техника и методика эксперимента
1.1. Выращивание кристаллов
1.1.1. Выращивание водорастворимых кристаллов
1.1.2. Выращивание кристаллов фторидов
1.2. Получение парамагнитных центров с неспаренным э-электроном
1.3. Техника ЭПР-спектроскопип
1.3.1. Спектрометры ЭПР
1.3.2. СВЧ-резонаторы для ЭПР
1.3.2.1. ЭПР-резонатор для экспериментов в «параллельных полях»
1.3.2.2. ЭПР-резонаторы для облучения образцов при низких температурах
1.4. Техника оптической спектроскопии и лазерного эксперимента
Глава 2. Сфуктура и свойства центров с неспаренным л-электроном в кристаллах семейства
Р-К2804
2.1. Структура кристаллов семейства Р-К2804
2.2. Спиновый гамильтониан и энергетические уровни пб1-центров
2.2.1. Спиновый гамильтониан для «/-центров кубической симметрии
2.2.2. Спиновый гамильтониан для «/-центров ромбической симметрии
2.3. ЭПР низкоепмметрнчных кристаллов с парамагнитными пя1 центрами
2.4. Квантово-механическое моделирование электронной структуры центров Т124 в кристаллах К2Э04
2.4.1. Расчет параметров СТС по Адриану
2.-1.2. Роль внутренних т оболочек
2.4.3. Влияние локальных электрических полей на анизотропию g-фaктopa и параметры СТС
2.5. Спин-решеточная релаксация ионов Т12+в сульфате калия
2.6. Оптическая спектроскопия кристаллов К2804: Т1
2.7. Многоцентровость ионов Хп' в кристаллах К2Э04
Глава 3. Фазовые переходы в кристаллах семейства КН2Р04 и К-8еО) с центрами
двухвалентного таллия
3.1. Выбор парамагнитного п/-зондадля изучения структурных фазовых переходов
3.2. ЭПР ионов двухвалентного таллия в кристаллах КН2Р04. К02Р0| и N1-1 |Н2Р04
3.3. Спонтанное нарушение симметрии и эффект локального упорядочения в кристаллах КН2Аз04:Т12*
3.4. Фазовый переход в псевдо-одномерном кристалле СзН2Р04, допированном Т12<
3.5. ЭПР в кристаллах К28е04:Т12+: параэлсктрическая, несоразмерная и соразмерная фазы

Глава 4. ЭПР ионов в *7,/2-состоянии с лигандной сверхтонкой структурой (ЛСТС) в
кубических кристаллах фторидов
4.1. Кубические фториды со структурой флюорита и перовскита
4.1.1. Кристаллы со структурой флюорита ЛХ2
4.1.2. Структура кристаллов типа перовскита А ВХ3
4.2. ЭПР-спектроскопия пя’-центров в кристаллах фторидов со структурой АГ2 и АВЯл
4.3. Расчет парамеїров спинового гамильтониана для пэ'-центров с использованием метода наложения спиновых конфигураций
4.3.1. Одноконфигурационное приближение для расчетов параметров ЛСТС
4.3.2. Влияние процессов переноса заряда на величины параметров ЛСТС
4.3.3. Влияние процессов переноса заряда на величины параметров СТС
4.4. Параметры спектров ЭПР высокосимметричных соединений пя'-ионов в рамках метода
МОЛ КАО
Глава 5. Оптическая спектроскопия и ЭПР фторидов со структурой перовскита KMgFз:Tl,
К2пР3:Т1 и антилеровскита ЬіВаР3:РЬ
5.1. Структура примесных центров ионов таллия и свинца в кристаллах КХпР3 и ЫВаР3
5.2. Оптическая спектроскопия ионов ТҐ в кристаллах КХпР3 и КХз
5.3. Микроскопическая модель центров я2-поиов в кристаллах со структурой перовскита
5.4. Оптическая спектроскопия центров РЬ22 в кристалле 1ЛВаР3
Глава 6. Спектроскопические и генерационные характеристики крисіаллов фторидов,
активированных 4/- и ЗіУ-ионами
6.1. Радиационные центры окраски в кристалле ПЬиР4
6.2. Перестраиваемые лазеры на центрах окраски в K.MgFз
6.3. Неодимовый лазер на кристаллах КУ3Рю
6.3.1. Структура, физические и кристаплохимические свойства кристаллов КУ-Гю
6.3.2. Спектрально-люминесцентные и генерационные характеристики кристаллов КУ3Рю:К(131
6.4. Активные среды для перестраиваемых лазеров на основе хромсодержащих фторидов
6.4.1. Лазер на ЬІСаАІРй
6.4.2. Лазер на БгАШз
6.4.3. Лазер на К2пР3:Сг,+
6.4.3.1. Спектроскопические и генерационные характеристики кристаллов К2пР3:Сг1+
6.4.3.2. ЭПР ионов Сг22 в кристаллах К2пР3
6.4.3.3. Квазинепрсрывная генерация в лазере на К2пР3:Сг3+
Заключение
Список основных работ автора по теме диссертации
Цитируемая литература

Введение
Актуальность темы
Изучение электронной структуры и спектрально-кинетических характеристик примесных центров, с Л- и /-электронными оболочками в кристаллах имеет большое значение для понимания фундаментальных свойств конденсированных сред и оценки возможностей их практического применения в качестве материалов квантовой электроники.
Установление микроскопической! структуры примесных центров в активированных кристаллах является определяющим фактором для теоретического анализа и прогнозов их практического использования. Сочетание методов оптической спектроскопии и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) [1] наиболее информативно для исследования природы, структуры энергетического спектра, механизмов взаимодействия примесного центра с ближайшим окружением. Метод ЭПР позволяет в большинстве случаев построить модель примесного центра и на её основе интерпретировать данные оптической спектроскопии и рассчитать характеристики активированного кристалла.
Примесные центры с о'- и /электронными оболочками успешно используются в активных средах квантовой электроники. Классическими примерами являются лазер на рубине и лазер на алюмо-иттриевом гранате с неодимом. Комплексным исследованиям характеристик с1- и /центров в активных и нелинейных материалах посвящено значительное число оригинальных статей и монографий. Благодаря широкому применению таких материалов эти исследования и на сегодняшний день остаются актуальными.
Отдельным направлением изучения активированных кристаллов является исследование парамагнитных и оптических свойств кристаллов, имеющих центры с -электронами как на заполненной (ш2), так и

Глава 2. Структура и свойства центров с неспаренным э-электроном в кристаллах семейства р-К2804
Глава посвящена экспериментальным исследованиям
низкосимметричных кристаллов, содержащих ш'-ионы, и теоретической интерпретации полученных экспериментальных данных.
2.1. Структура кристаллов семейства {3-К2804.
В качестве модельного кристалла для исследования особенностей спектроскопических характеристик парамагнитных центров в 25|/2-состоянии в низкосимметричных матрицах был выбран сульфат калия (рис. 2.1), активированный нонами, образующими после облучения ш,|_-центры.
Кристаллы с типовой формулой А2Х04, где А - К, КЬ, Се, Т1, а X- Б, Бе образуют обширный класс соединений, имеющих одинаковую пространственную группу [33].
Выбор кристалла был обусловлен его низкой симметрией (симметрия замещаемых локальных позиций С,), широкими возможностями активации его различными примесями, оптическими и механическими свойствами, подходящими для практического применения, а также относительной простотой его выращивания из водных и водно-спиртовых растворов. Сульфат калия хорошо передает энергию возбуждения ионизирующего излучения иону-активатору. Выбор активатора определялся кристаллохимическими и спектроскопическими критериями.
Кристаллы К2804 существуют в виде двух полиморфных модификаций с температурой перехода ~ 583 К [34]. Высокотемпературная а-модификация кристаллизуется в гексагональной сингонии и принадлежит к пространственной группе Р62/ттс (0ь) (а=5.90А, с= 8.11(3) А, г=2[35]).