Электронная структура примесных центров ванадия, хрома и фотовозбужденных комплексов в перспективных оптических материалах

• Автор: Грачева, Ирина Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.05, 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 114 с. : ил.

Глава 1. Исследования методом ЭПР ионов ванадия в кристалле форстерита
1.1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ ПО ПРИМЕСНЫМ ЦЕНТРАМ, ОБРАЗУЕМЫМ ИОНАМИ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ В ФОРСТЕРИТЕ
1.2. ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
1.3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
1.4. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Глава 2. Оптическая спектроскопия ионов Сг в кристалле К2пГ3 в поле одноосного давления
2.1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ
2.2. ОБРАЗЦЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
2.4. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Глава 3. Исследование природы фотоиндуцированных центров в кристалле КТаь^ЧЬдОз
3.1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ ПО КРИСТАЛЛАМ КТО-КТЫ
3.2. ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
3.3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
3.4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ И ИХ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ
Заключение
Список цитируемой литературы

Интенсивное развитие квантовой электроники и оптоэлектроники предполагает поиск новых оптических материалов с практически значимыми, а порой и необычными, свойствами. Выяснение природы явлений, обуславливающих такие свойства, делает поиск осознанным и целенаправленным.
Актуальным является поиск новых активных сред для твердотельных лазеров. Такими средами, как правило, являются диэлектрические кристаллы либо стекла, легированные редкоземельными или переходными ионами, либо содержащие значительные концентрации стабильных центров окраски. Важным этапом изучения активированных кристаллов является определение микроскопической структуры образующихся активаторных центров.
Оптическая спектроскопия и спектроскопия электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) [1] - взаимодополняющие методы
исследования кристаллов с примесными переходными ионами. Метод ЭПР чрезвычайно информативен для определения степени окисления исследуемого иона и симметрии его ближайшего окружения. Сочетание методов ЭПР и оптической спектроскопии позволяет получать богатую информацию о микроскопической структуре центра и его энергетическом спектре. Как правило, данные ЭПР способствуют правильной интерпретации результатов оптической спектроскопии, и наоборот.
Кристаллы фторидов традиционно считаются перспективными материалами квантовой электроники. Примерами активных сред могут служить кристаллы ЫУРцГЧс!3 [2], ЬлСаАПц^Сг3' [3] и 1лСаА1Р6:Се3+ [4]. Одним из перспективных кристаллов является также КУпРз:СК+ [5]. Кристаллы К2пР3, с одной стороны, обладают хорошо известными преимуществами фторидных матриц, такими как большая ширина запрещенной зоны и, соответственно, спектральный диапазон прозрачности, большая лучевая стойкость, относительно простая технология синтеза

другой стороны, благодаря высокосимметричной структуре кубического перовскита эти кристаллы являются также хорошими модельными объектами для выяснения особенностей формирования электронной структуры. Было установлено, что в процессе роста кристаллов КЯпТ3:Сг3+ происходит неконтролируемое изменение валентности ионов хрома до состояния Сг2+ [6]. Образование ионов Сг2+ самым негативным образом сказывается на генерационных характеристиках выращенных кристаллов [6]. Однако, поскольку основным состоянием ионов Сг2+ в кристалле КЯпБз является орбитальный дублет 5Ег, ожидается проявление эффекта Яна-Теллера в пределе сильной вибронной связи, и именно это вызывает интерес к ним с фундаментальной точки зрения. Можно отметить, что опубликованные к сегодняшнему дню результаты по спектроскопическим исследованиям ионов Сг2т в октаэдрическом лигандном окружении весьма немногочисленны, а порой и противоречивы.
Дополнительный интерес к исследованиям переходных ионов с орбитально-вырожденным основным состоянием обусловлен существенной ролью орбитального упорядочения в формировании необычных электронных свойств и богатых фазовых диаграмм концентрированных магнетиков, таких, например, как манганита, ванадаты, никелаты. Ярким примером может служить соединение УУОз, в котором в районе Т5 = 75 К наблюдается фазовый переход первого рода, при котором происходит одновременная перестройка структур орбитального и спинового порядка [7]. Такой факт однозначно свидетельствует о теснейшей взаимосвязи этих двух степеней свободы.
При построении физических моделей, позволяющих интерпретировать свойства таких сложных соединений, определяющее значение имеет правильный выбор величин параметров, или энергетических масштабов различных взаимодействий. Оценка этих величин — задача достаточно сложная. Для этой цели, наряду с концентрированными соединениями,

вращения ротора - 50 Гц. С тем, чтобы исключить влияние на информационный сигнал сетевых помех, понижающих чувствительность установки, был изготовлен блок формирования питающего двигатель напряжения (БП2). Частота выходного напряжения формирователя равна
61,02 Гц.
12 3 45789 10

ФВ МУШД БПЗ Усі ВР
КК Крейт КАМАК
Рис. 2.3. Блок схема экспериментальной установки для исследования спектров линейного дихроизма; 1 - источник света, 2, 4, 10 -линзы, 3 - монохроматор ДФС-12, 5 -светофильтр, 6 - поляризатор, 7 - СХП, 8 - вращающийся анализатор, 9 - исследуемый образец, 11 - фотоприемник (ФЭУ); БП1, БП2 - блоки питания лампы накаливания и синхронного двигателя анализатора, ФВ - цифровой фазовращатель, МУШД - модуль управления шаговым двигателем монохроматора, БПЗ - источник высокого напряжения для ФЭУ, Усі — синхронный усилитель, ЦВ - цифровой вольтметр, ВР — входной регистр, КК - контроллер крейта КАМАК, РС АТ - персональный компьютер.
После вращающегося анализатора (8) свет попадает на образец. При наличии в образце линейного дихроизма световой поток становится модулированным по интенсивности, что приводит к появлению переменной оставляющей фототока ФЭУ (11).
Сигнал ФЭУ через преобразователь тока в напряжение поступает на вход селективного усилителя типа У2-8, сигнал с выхода которого подается на осциллограф для визуализации качества настройки оптического тракта, и