Исследование методом ЭПР ионов переходных металлов в оксидных оптически активных кристаллах

• Автор: Черней, Николай Васильевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 149 с. : ил.

Оглавление
ОГЛАВЛЕНИЕ.

СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР.

1.1 Обзор исследований парамагнитных центров в ионных кристаллах

. 1.1 Литературные данные по исследованию вольфраматов

1.1.1.1 СаУ.

1.1.1.2 БгУ.

1.1.1.3 ВаУ.

1.1.1.4 РЬУ.

1.1.1.5 СсМО 4.
1.1.1.6 М4.
1.1.1.7 ггРЛЮ4.
1.1.1.8 КИу2.
1.1.1.9 СсЮс1У2.
1.1.1. 1лСг2, ЫаСгУ2
1.1.2 Литературные данные по исследованию молибдатов
1.1.2.1 СаМо.
1.1.2.2 СбМоО.,
1.1.2.3 БгМо.
1.1.2.4 ВаМо.
1.1.2.5 РЬМо.
1.1.2.6 ВаЫаМо2
1.1.2.7 МбМоОа.
1.1.2.8 2пМо.
1.1.2.9 КУМо2.
1.1.2. 1лСгМо2, ЫаСгМо2, КСгМо2, СзСгМо2
1.1.3 Литературные данные по исследованию ВиСе3О.
1.1.4 Резюме
1.2 Обзор программного обеспечения для моделирования спектров ЭПР
1.2.1 ЕРЯМШ
1.2.2 УпЕРиВтопа.
1.2.3 Еау8рп
1.2.4 Резюме
2 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.
2.1 Параметризация спингамильтониана.
2.1.1 Метод обобщенного спингамильтониана
2.1.2 Выбор НТО. Явный вид тензорных операторов операторы Стивенса.
Явный вид СГ
2.1.3 Важные замечания относительно обобщенного СГ
2.2 Описание алгоритма программы
2.2.1 Процедуры для моделирования данных ЭПР
2.2.2 Процедуры для оценки соответствия моделированных и
экспериментальных угловых зависимостей
2.2.3 Процедура подбора оптимальных параметров СГ.
2.2.4 Пример использования программы для расчета парамагнитного центра
3 ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОВ ЭПР ИОНОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ В ОКСИДНЫХ КРИСТАЛЛАХ
3.1 Исследование вэ3 в вольфраматах.
3.1.1 Экспериментальные данные по Сз1аУО 42.
3.1.2 Экспериментальные данные по КУУ2.6.
3.1.3 Экспериментачьные данные по ЬаУО4з с.
3.1.4 Экспериментальные данные по .I3.
3.1.5 Обсуждение результатов.
3.2 Бе3 в ниобате калия.
3.2.1 Экспериментальные данные по ШЬОзГе3.
3.2.2 Обсуэсдение результатов.
3.3 СЯ4ИРЕ3ВВ.
3.3.1 Экспериментальные данные по ВезО2С
3.3.2 Экспериментальные данные по В4СезО2Ге3.
3.3.3 Обсуждение результатов.
3.3.3.1 В4СезО,2Сг4.
3.3.3.2 В4Се2Ре3.
3.4 Си2 в 1лы2Мо3
3.4.1 Экспериментальные данные по ПпМоОЭз.Си2.
3.4.2 Обсуждение результатов.
4 ВЫВОДЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Блоксхема программы
5 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
Сокращения и условные обозначения
ДФПГ дифенилпикрилгидразил
СГ спингамильтониан
ЭПР электронный парамагнитный резонанс
НТО неприводимые тензорные операторы
i4,
0
КТА i
КТРКТЮРО
миллионная доля от анг. ii
3I5, иттрийалюминиевый гранат
Хдиапазон диапазон рабочих частот ЭПР спектрометра 9.5ГГц
Посвящается моим бабушке и дедушке
Введение
Актуальность


Благодаря сильным фоторефрактивиым свойствам, кристаллы КЫЬОз с примесями Бе, Мп, Шз могут использоваться в качестве голографических перезаписываемых носителей данных , , в этом отношении особенно перспективны образцы, легированные БеБе2 , . Получение качественных кристаллов КЫЬ сопряжено с серьезными трудностями, например, спонтанным растрескиванием кристаллов при охлаждении, или неконтролируемым возникновением голубоватой окраски номинально чистых образцов, связанное с их нестехиометрией вероятнее всего, но калию, и требует специальных технологий, например . Дефекты решетки, образованные внедрением примеси Бе Бе могут служить стабилизирующим фактором. Дефекты кристаллической структуры определяют и другие важные свойства. Исследования показали, что некоторые специфические оптические свойства кристаллов КЫЬОз, в частности, линейные электрооптические характеристики, повидимому, обусловлены их нестехиометричиостыо. КЫЬОз указана в , где изучена природа нескольких таких центров. Для выяснения роли примесей ионов переходных металлов в формировании оптических свойств оксидных монокристаллов и определении их возможных приложений необходимы исследования структурного положения примесных ионов в решетке кристалла, их зарядового состояния, влияния концентрации примеси на процесс дефектообразования. Электронный парамагнитный резонанс ЭПР является одним из мощнейших современных физических методов исследования, позволяющих неразрушающим образом изучать строение веществ на микроскопическом уровне. В приложении к проблеме изучения строения дефектов в кристаллах метод ЭПР является одним из наиболее информативных. ЭПР позволяет неразрушающим образом изучать строение дефектов кристаллической структуры, обладающих парамагнитными свойствами парамагнитных центров, исследовать электронное состояние атомов примесей, образующих парамагнитные центры, и пространственную структуру локального кристаллического поля, созданного ближайшим окружением этих атомов. Экспериментальные спектральные данные ЭПР позволяют исследователю извлечь параметры спингамильтониана СГ изучаемого парамагнитного центра современная научная практика использует для этого возможности компьютерного моделирования ЭПР спектров . Компьютерное моделирование спектров ЭПР позволяет исследователю, выбрав адекватную полученному комплексу экспериментальных данных модель парамагнитного центра и, исходя из нее, построив общий вид СГ, рассчитать параметры этого СГ, получая оптимальное соответствие экспериментальных и моделированных данных. Изложенные обстоятельства придают актуальность проблемам изучения структуры и электронного состояния дефектов в оптически активных монокристаллах и разработки компьютерного программного обеспечения для моделирования спектров ЭПР парамагнитных центров в
монокристаллах и автоматизированной компьютерной оптимизации параметров СГ. Цели и задачи исследовании. Изучение структуры, электронного состояния, структурного положения парамагнитных дефектов, образованных ионами переходных металлов в кристаллической структуре ионных кристаллов всР в Сз1аУ2, КУУ2, Ьа2У3 и Сс1У, Сг4 в ВцвезОи, Ре в КЫЬОз, Си в 22з, а также изучения влияния концентрации на дефектообразование. Разработка компьютерного программного обеспечения для исследования сложных ЭПРспектров ионов переходных металлов в монокристаллах. Фактический материал, методы исследования. В основе работы лежат ЭПР исследования парамагнитных центров, образованных ионами переходных металлов в структуре оксидных кристаллов вс3 в СзЬаУ2, КУУ2, Ьа2У3 и Сс1У, Сг4 и Ре3 в
ВСе,2, Ре в КЫЬОз, Си в Ып2Моз. Для моделирования спектров ЭПР и расчета параметров СГ ионов переходных металлов в кристаллах разрабатывалась программа, позволяющая в автоматическом режиме осуществлять подгонку моделированных спектров ЭПР к экспериментальным. В работе применялся комплексный подход к исследованию парамагнитных центров, основанный на сочетании методов гониометрических спектральных ЭПР исследований, рентгеновских диффрактометрических исследований, данных оптических спектроскопических исследований. Личный вклад автора.