Оптические свойства четырехвалентного иона марганца в гадолиний-галлиевом гранате

• Автор: Приходько, Виктор Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 129 с.

Оглавление
Введение
Г лава 1. Литературный обзор
1Л. Кристаллическая структура граната
1.2. Дефекты в решетке граната
1.3. Механизмы компенсации заряда
1.4. Оптические свойства ЗЛ3-примесей в решетке граната 1.4Л. Элементы теории кристаллического поля
1.4.2. Оптические переходы Зй?3-ионов
1.4.3. Люминесцентные свойства,ЗЛ3-ионов
1.5. Влияние полей на оптические свойства 3й?3-примесей
1.5.1. Электрическое поле
1.5.2. Магнитное иоле . у
1.5.3. Давление
1.6. Выводы
Глава 2. Методика оптической спектроскопии ГГГ:Мп4+
2.1. Техника эксперимента
2.2. Метод сглаживания спектров - "Метод минимизации энергии"
2.3. Выбор объектов исследования
2.4. Погрешности измерения
2.5. Выводы
Глава 3. Оптические и безызлучательные переходы в ГГГ:Мп4+
3.1. Проявление перехода 4Т2—>4А2 в спектрах люминесценции ГГГ:Мп4+ при интенсивной лазерной накачке
3.2. Измерение температурной зависимости спектра
люминесценции ГГГ:Мп4+
3.3. Определение температуры образца по отношению интенсивностей линий 2Е->4А2 и 4Т2-Иа2
3.4. Расчет характеристик излучательных и
'безизлучательных переходов в ГГГ:Мп4+ '
3.5. Исследование зависимости линий 2Е—>ЧД2 и НГ2—>ЧА2 от

интенсивности накачки
3.6. Проявление индуцированного излучения при
интенсивной лазерной накачке
3.7. Выводы
Г лава 4. Моделирование спектра люминесценции ГГГ :Мп4+
4.1. Моделирование Л-линии
4.2. Расчет формы спектральной линии ГГГ:Мп4+
4.2.1. Теоретическая модель
4.2.2. Расчет формы полосы перехода 2Е—>4А2
4.2.3. Расчет формы полосы перехода 4Т2—>4А2
4.3. Выводы
Заключение
Приложение
Литература

Введение
Развитие оптической спектроскопии кристаллов, активированных ионами редкоземельных элементов и металлов переходных групп, было стимулировано в начале 60-х годов использованием этих кристаллов в твердотельных лазерах. Создание в 196С1 году лазера на рубине, а затем и на других активированных кристаллах дало мощный импульс ее развитию.
Основные направления, возникшие на начальном этапе развития спектроскопии активированных кристаллов, остаются актуальными и в наше время. Это - исследование: 1) структуры активаторных центров и физико-химических условий их образования в кристаллах; 2) энергетической схемы активирующих ионов в кристаллах; 3) процессов, протекающих в возбужденных состояниях активированной системы. В последнем случае центральными являются вопросы о соотношении вероятностей излучательных и безызлучательных переходов между термами, о механизме и скоростях колебательной релаксации, о межчастичном переносе энергии возбуждения, о взаимодействии возбужденных состояний.
Актуальность вышеперечисленных направлений обусловлена интенсивным поиском новых перспективных материалов для квантовой электроники. Благодаря таким уникальным оптическим и физическим характеристикам, как: высокая температура плавления, твердость, широкое окно прозрачности, наличие нескольких типов лигандного окружения для замещающей примеси, - все больший интерес исследователей вызывают кристаллы со структурой граната. Кристаллы со структурой граната приобрели широкое распространение в связи с созданием оптического квантового генератора на иттрий-алюминиевом гранате с Кб3+,

Аналогичный эффект сдвига Я-линий наблюдался в работе [10], где изучался ГГГ, легированный ионами Сг3+. Как сообщается в [15], приложение 'давления позволяет выделить линию 1Т иона маргана, которая в обь|чных условиях слабо различается на фоне Ыглинии.
Более того, в [10] показано, что применение подобного метода позволяет : уменьшать долю широкой полосы 4Т2-»4А2, в Рис. 1.3. Спектры люминесценции
результате чего, как можно видеть ГГГ:Сг3+> измеренные при различном
„ давлении вдоль оси <111> [10]. из рис. 1.3, при давлении ~ 60 кБар
в спектрах остается лишь 11-линия с вибронными спутниками. Объяснение
этому может быть легко получено из рассмотрения диаграммы Танабе-
Сугано (см. рис. 1.1), откуда видно, что индуцированное давлением увеличение параметра кристаллического поля приводит к большей разнесенности термов по энергии, так что излучение идет преимущественно с нижнего терма 2Е.
Выводы
В настоящей главе проанализированы литературные данные, касающиеся широкого спектра вопросов, возникающих при исследовании кристаллов со структурой граната, легированных примесями переходного ряда. Следует отметить то обстоятельство, что иону Мп4+ посвящено значительно меньшее количество работ, нежели иону Сг,+. Тем не менее, одинаковое строение электронных оболочек этих ионов позволяет во
ЧНигёвццЬ :(пш)