Исследование кристаллов гомологического ряда флюорита, активированных ионами трехвалентного иттербия, методами оптической спектроскопии и магнитного резонанса

• Автор: Герасимов, Константин Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 141 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1 Обзор исследований методами магнитного резонанса и оптической спектроскопии кристаллов гомологического ряда флюорита, активированных ионами трехвалентного иттербия

Глава 2 Техника и методика эксперимента

2.1. Методы исследования активированных кристаллов

2.2. Методы регистрации спектров поглощения, люминесценции, возбуждения люминесценции и оптического детектирования электронного парамагнитного резонанса

2.3. Автоматизация эксперимента

Глава 3 Оптическая и ЭПР спектроскопия парамагнитных центров кубической Тс, тригональной Т4(Г') и тетрагональной Т|е((1г) симметрий ионов УЬ3+ в

кристаллах гомологического ряда флюорита

3.1. Экспериментальные результаты исследований парамагнитных центров

Тс и Т4(Р-)
3.2. Параметры кристаллического поля парамагнитных центров Тс и Т4(Р") _
3.3. Деформационная структура парамагнитных центров Т4(Р*)
3.4. Экспериментальные результаты исследований парамагнитного
центра тетрагональной симметрии Т^Р")
3.5. Параметры кристаллического поля парамагнитного центра Т^СР")
3.6. Деформационная структура парамагнитного центра Т^Р")

Глава 4 Оптическая и ЭПР спектроскопия парамагнитных центров тригональной симметрии Т2(02') ионов УЬ3+ в кристаллах гомологического ряда СаГ2, 8гГ2, ВаГ
4.1. Экспериментальные результаты исследований парамагнитных
центров Т2(02')
4.2. Параметры кристаллического поля парамагнитных центров Т2(02’) _
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность
Среди большого числа ионных кристаллов фториды щелочноземельных элементов, содержащие примесь трехвалентных редкоземельных ионов (РЗИ), занимают особое место, являясь модельными объектами для изучения механизмов взаимодействия примесного иона с кристаллической решеткой. В тоже время данные соединения находят широкое практическое применение (квантовая электроника, сцинтилляторы, люминофоры, твердые электролиты и т.д.).
При гетеровалентном замещении двухзарядных катионов Ме2+ кристалла МеБг (Ме= Сф Са, 8г, РЬ, Ва) трехзарядными РЗИ возникает много-центровость, обусловленная различными механизмами компенсации
избыточного положительного заряда. Наличие усредняющего эффекта
различных ориентаций низкосимметричных примесных центров приводит к значительным трудностям исследования структуры штарковского
расщепления отдельных центров. Так, даже для иона трехвалентного иттербия, имеющего одну из наиболее простых схем энергетических уровней (конфигурация 4^3), штарковская структура установлена только для парамагнитного центра (ПЦ) кубической симметрии в СаР2 [1]. Для установления общих закономерностей изменения параметров потенциала кристаллического поля (КП) особый интерес представляет изучение, как изоструктурных ПЦ, образованных различными РЗИ в одной и той же основе, так и ПЦ, образованных одним ионом в различных кристаллах

Определив А0 из эксперимента, вычисление т численными методами не представляет затруднений. Авторы данной методики успешно использовали ее для расшифровки оптических спектров ионов УЪ3+ в кристаллах типа перовскита [77, 79, 81, 82].
Метод селективного возбуждения люминесценции (СВЛ) также позволяет выделить в оптических спектрах группы линий принадлежащих одному и тому же ПЦ. Классический метод СВЛ предполагает, что с помощью одного монохроматора выделяется какая-либо линия возбуждения, а с помощью второго монохроматора контролируется люминесценция на частоте соответствующей определенной линии люминесценции. Длина волны какого-либо из монохроматоров сканируется, в зависимости от этого измеряется либо спектр возбуждения какой-либо линии люминесценции, либо спектр люминесценции связанный с определенной линией возбуждения. Малая интенсивность люминесценции в исследуемых нами образцах, к сожалению, не позволила реализовать данную методику. Метод селективной лазерной спектроскопии, в котором монохроматор, изменяющий длину волны возбуждения люминесценции, заменяется перестраиваемым лазером, использовался нами для некоторых типов ПЦ, частоты резонансных переходов которых попадали в область перестройки полупроводникового лазерного диода АТС-С1000-100-ТМР-965 (г. С-Петербург). В частности данный метод был использован при исследовании Тс в кристаллах МеР2:УЬ3+ (Ме = Са, 8г, РЬ, Ва), Т4(Г) в 8^2 и ВаР2:УЬ3+ и Т^Д') в СаР2:УЬ3+.
Следует отметить, что при высоких концентрациях примесных ионов (с > 1%), эффективный обмен энергией возбуждения между ПЦ может привести к тому, что времена жизни возбужденных состояний различных ПЦ будут практически одинаковыми [46]. По этой же причине метод СВЛ может дать некорректные результаты. Концентрационное тушение люминесценции может исказить результаты, полученные с помощью метода концентрационных серий. Поэтому описанные выше методы оптической