Связь спектральных характеристик со структурным состоянием молибдата европия

• Автор: Киселев, Александр Петрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Глава I Литературный обзор

1.1 Физические свойства молибдатов редких земель

1.2 Основные типы структур молибдатов редкоземельных элементов

1.3 Свободные ионы РЗЭ

1.4 Ионы в кристаллах

1.5 Уровни энергии Еи3+-иона

1.6 Спектральные характеристики соединений, содержащих Еи3+-ионы

1.7 Влияние аморфизации на спектральные характеристики 112(Мо04)з

1.8 Постановка цели и задач исследований

Глава II Методика эксперимента

2.1 Выращивание кристаллов Еи2(Мо04)з

2.2 Методика барических воздействий на образцы
2.3 Структурная аттестация образцов
2.4 Методика спектроскопических исследований
2.5 Приготовление образцов для спектроскопических исследований
2.6 Методика изучения спектров пропускания аморфных образцов
2:7 Способы отжига аморфных образцов
Глава III Оптическая спектроскопия кристаллического и аморфного состояний Еи2(Мо04)3.
3.1 Спектры фотолюминесценции Еи2(Мо04)з до и после барических воздействий
3.2 Температурная зависимость спектров фотолюминесценции
аморфного молибдата европия
3.3 Спектры возбуждения фотолюминесценции кристаллической и аморфной фаз молибдата европия
3.4 Оценка красной границы поглощения аморфного образца
3.5 Возможные механизмы аморфизации Еи2(Мо04)з
3.6 Восстановление исходных спектральных характеристик $ Еи2(Мо04)3 при отжиге аморфных образцов при 900°С
3.7 Выводы

Глава IV Эволюция спектральных характеристик при отжиге аморфного Еи2(Мо04)з.
4.1 Эволюция спектров фотолюминесценции аморфного Еи2(Мо04)з при разных температурах отжига
4.2 Рентгенофазовые исследования Еи2(Мо04)з
4.3 Последовательность формирования структурных модификаций при отжиге аморфного Еи2(Мо04)3
4.4 Особенности зарождения а и Р' фаз при отжиге аморфного образца
4.5 Спектры возбуждения фотолюминесценции аморфного Еи2(Мо04)3 при разных температурах отжига
4.6 Спектры люминесценции а фазы Еи2(Мо04)3
4.7 Оценка красной границы оптического поглощения а фазы Еи2(Мо04)3
4.8 Выводы
Глава V Спектральные характеристики и структура монокристаллов Еи2(Мо04)3, подвергнутых всестороннему давлению
5.1 Спектры фотолюминесценции, возбуждения фотолюминесценции и структурное состояние монокристаллов Еи2(Мо04)3 после барической обработки
5.2 Эволюция спектров люминесценции и возбуждения люминесценции при отжиге монокристаллов Еи2(Мо04)з, подвергнутых всестороннему давлению
5.3 Выводы
Глава VI Эволюция спектральных характеристик Сс11.99Еио.о1(Мо04)з при термобарических воздействиях
6.1 Спектры фотолюминесценции кристаллической и аморфной фаз
Стеф ддЕио Ц1 (Мо04)3
6.2 Изменение спектральных характеристик при отжиге аморфного ОМО:Еи
6.3 Сравнение спектров фотолюминесценции Еи2(¥04)3 и Еи2(Мо04)з
6.4 Выводы
Заключение
Литература

Список обозначений и сокращений.
РЗЭ - редкоземельные элементы
R+3 - трехвалентный ион редкой земли
Ps - величина спонтанной электрической поляризации
Тс - точка сегнетоэлектрического перехода
ДА, - полуширина спектральной линии
А^ах - значение длины- волны света, соответствующее максимуму спектральной полосы
Eg- величина запрещенной зоны кристалла
Ег - красная граница нерезонансной составляющей СВЛ
а - коэффициент поглощения света
Д - глубина проникновения света в-образец
Дьи3+- глубина проникновения света в образец при А., соответствующих резонансным полосам поглощения Еи3+-иона Д395 - глубина проникновения света в образец с А=395 нм ' Д466 - глубина проникновения-света в образец с А=466 нм do - характерный.размер частиц порошковых образцов ППЗ - полоса переноса заряда СЛ - спектры люминесценции-СВ Л - спектры возбуждения люминесценции ЕМО- молибдат европия
ЕМО-А-О- молибдат европия после аморфизации и последующего
термического отжига при 900°-950°С
ß'- ЕМО- исходная кристаллическая фаза Еи2(Мо04)з
СРК- сильно разупорядоченный кристалл
ФВД - фаза высокого давления
А - ЕМО аморфный молибдат европия
Pß^EMO- кристалл, подвергнутый всестороннему давлению 9ГПа GMO:Eu - молибдат гадолиния с примесью европия А* - красная граница поглощения кристалла Еи2(Мо04)з Аа - красная, граница поглощения аморфной фазы Еи2(Мо04)з А„ - красная граница поглощения а фазы Еи2(Мо04)з
Apß - красная граница поглощения монокристаллов Еи2(Мо04)з после давления' 9ГПа
Аао - красная граница поглощения»аморфного образца GMO:Eu Eu-0 - расстояние между ионами Еи3+ и ионами О2'
Gd-O- расстояние между ионами Gd3+ и ионами О2'
Мо-0 - расстояние между ионом молибдена и кислорода
R-0 - расстояние между ионом редкоземельного элемента и ионом кислорода
а-ЕМО - а фаза молибдата европия
предположить, что Е,,~ЕГ. В этом случае, так как Ег аморфного молибдата европия (3.18 эВ) значительно меньше Ец кристалла (3.97 эВ), нерезонансное возбуждение ионов Еи3+ в результате рождения электронно-дырочных пар и их рекомбинации на ионах европия, в соответствии с процессом (2), в аморфном образце будет осуществляться при энергиях меньших, чем ширина запрещенной зоны кристалла, т.е при длинах волн, меньших чем 395 нм. Поэтому, в аморфном образце свечение Еи3+ наблюдается также и при возбуждении светом в области длин волн 330-360 нм, в то время как в кристалле при таком возбуждении свечение практически отсутствует, рис.3.3.1. Прямое определение оптической щели аморфного Еи2(Мо04)3 осуществить сложно, поскольку образец является непрозрачным.
Отсутствие В спектре возбуждения люминесценции аморфного Еи2(Мо04)з всех коротковолновых полос при ?1<395 нм обусловлено следующими обстоятельствами. Как известно [10,82], коэффициент поглощения света с энергией, большей ширины запрещенной зоны составляет а~105-10б см'1, поэтому глубина проникновения света (Д) в этом спектральном диапазоне составляет Д~10'5см. Проведем'оценку глубины, проникновения света в полосах поглощения Еи3+ (ДЕи3+).
Как следует, из спектра пропускания кристаллического Еи2(Мо04)з, (рис.3.3.2), коэффициент поглощения-ионов Еи3+ (а) даже в самой интенсивной полосе поглощения с Хтах=395 нм, определенный из соотношения Мо=е'а11 (Шо -пропускание образца, с1 - толщина), равен а=23. Столь низкое значение а при наличии в каждой элементарной ячейке нескольких ионов европия обусловлено тем, что электрические дипольные переходы между состояниями свободных ионов Еи3+, принадлежащих одной, в нашем случае / конфигурации, запрещены по четности [27,28]. Под действием кристаллического поля- этот запрет частично снимается. При а=23 величина ДЕи3+~4.3-10'2 см для полосы 395 нм (для других полос европия ДЕи3+ еще больше). Поэтому при всех длинах волн, меньших красной границы оптического поглощения- образца,