Спектроскопическое исследование редкоземельных алюминиевых и хромовых боратов со структурой хантита

• Автор: Болдырев, Кирилл Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Троицк
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Семейство боратов RM3(B03)4

1.2 Особенности раствор-расплавной кристаллизации

1.3 Спектроскопия f- ионов в кристаллах

1.4 Спонтанно намагниченные системы. Молекулярное поле Вейса

1.5 Принципы Фурье-спектроскопии

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТ

2.1 Фурье-спектрометр высокого разрешения Bruker IFS 125HR

2.2 Криогенное оборудование

2.3 Исследуемые образцы. Методы и оборудование для приготовления образцов
2.4 Исследование спектров и кинетики люминесценции
2.5 Поляризационные измерения
2.6 Магнитные измерения и измерения теплоемкости
2.7 Исследование спектров комбинационного рассеяния света
2.8 Исследование методом оптической эмиссионной спектроскопии
ГЛАВА 3. СПЕКТРОСКОПИЯ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ АЛЮМОБОРАТОВ RA13(B03)4

3.1 Спектры поглощения и люминесценции нового нелинейного лазерного кристалла ¥ЬА13(ВОз)4
3.2 Спектроскопия фононных и вибронных состояний монокристалла ¥ЬА13(ВОз)4
3.3 Неэквивалентные центры ¥Ь3+ в одноцентровых кристаллах ЯА13(ВОз)4:¥Ь (И = У, ¥Ь, Ьи, Тт, вё)
ГЛАВА 4. СПЕКТРОСКОПИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ХРОМОВЫХ БОРАТОВ ЯСгз(ВОз)4
4.1 Оптические, термодинамические и магнитные свойства Х(1Сгз(ВОз)4
4.2 Исследование структурных и магнитных особенностей твердых растворов ХсГС(Ь.хСгз(ВОз)4 оптическими методами
4.3 Спектроскопическое исследование 8тСг3(ВОз)4
4.4 Первое спектроскопическое исследование 1?Сг3(ВОз)4, Я = С(1, Но, Бу, Ей, Рг
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
БЛАГОДАРНОСТИ

Введение
Редкоземельные (РЗ) бораты с общей формулой ЯМ3(ВОз)4 (К = У или Ьа-Ьи, М = А1, Иа, Бс, Сг, Ре) представляют интерес для различных областей науки и техники. Кристаллическая структура этих соединений изоморфна структуре малораспространенного карбонатного минерала хантита СаМцз(С03)4 [1-3]. К настоящему времени синтезировано около 80 представителей этого семейства. Изучены области их кристаллизации в различных поликомпонентных системах, растворимость, кинетика роста отдельных кристаллов. В результате структурных исследований установлен ряд новых модификаций.
Наиболее хорошо изученными представителями этого семейства боратов являются алюминиевые бораты ЯА13(ВОз)4. Большинство из них кристаллизуется в нецентросимметричных пространственных группах симметрии Я32 (Я = У, Но, Тт, УЬ) [3] или С2 (Д = вс!) [4] и обладают хорошими нелинейно-оптическими свойствами [5]. В структуре хантита КО,, полиэдры изолированы друг от друга, не имея общих атомов кислорода. Вследствие этого концентрационное тушение люминесценции мало. Эти свойства, в совокупности с хорошей механической прочностью и химической стойкостью, делают алюмобораты интересными для практических применений, в первую очередь, в оптических квантовых генераторах, а также в качестве элементов нелинейных оптических систем. На основе кристаллов УА13(ВОз)4 (УАВ) и СёА1з(ВОз)4 (ОАВ), активированных ионами Ш3+, созданы компактные и эффективные лазеры, в том числе с самоудвоением частоты [6,7]. Кристаллы с большими концентрациями ионов неодима перспективны для минилазеров [8].
В настоящее время большое внимание уделяется нелинейным лазерным кристаллам, активированным иттербием. Ион УЬ3+ имеет ряд преимуществ перед другими РЗ ионами, используемыми в твердотельных лазерах. В спектральной области до 50000 см"1 у иона УЪ3+ всего два

можно заменить эффективным магнитным полем, действующим на РЗ ион. Таким образом, в соединениях, содержащих редкоземельные крамерсовские ионы, возможно определять наличие магнитного упорядочения, а также устанавливать температуру и параметры магнитных фазовых переходов исследованием оптических спектров поглощения редкоземельных крамерсовских ионов. Электронные конфигурации редкоземельных ионов перечислены в таблице 1.3.1.
Таблица 1.3.1. Электронные конфигурации редкоземельных ионов
Редкоземельный ион я3+ Электронная конфигурация Спин Основное состояние
Се3+ 4ГУУ 1/2 У/2
Рг3+ 1 3Н4
ш3+ 41УУ 3/2 V
РпУ 45 82р6 2 5т ц
БпУ 45вУ 5/2 У/2
Еи3+ 41*5 эУ 3 У
41УУ 7/2 У/2
ТЪ3+ 45зУ 3 У
Ву3+ 45эУ 5/2 У 5/2
Но3+ 4Г5эУ 2
Ег3+ 4Ги58У 3/2 У/2
Тт3+ 4?‘25в2рь 1 У
УЬ3+ 1/2 У/2
Упрощающим предположением, дающим возможность объяснить наличие штарковской структуры подуровней свободного иона в кристаллическом поле окружения, является предположение о существовании статического «внутрикристаллического поля», или, как его иногда называют,