Исследование сверхтонких и обменных взаимодействий примесных ионов в кристаллах танталата калия методом электронного парамагнитного резонанса

• Автор: Азамат, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 97 с.

Содержание
Введение
1 .Радиоспектроскопические исследования переходных ионов в
диэлектрических кристаллах (обзор литературы)
1.1. ЭПР ионов Си2+ в различных кристаллах
1.2. Спектроскопические характеристики обменно-связанных пар ионов
1.3. ЭПР переходных ионов в оксидных перовскитах
1.4. Цели работы
2. Методика эксперимента
2.1. Структура кристаллов типа перовскита (КТаОз)
2.2. Выращивание кристаллов
2.3. Методика исследований спектров ЭПР
2.4. Спиновый гамильтониан
3. Исследование комплексов меди в КТаОз
3.1. Ионы Си2+ в кристаллах КТаОз
3.2. Обменно-связанные пары ионов Си2+ - Си2т в КТаОз
4. Исследование комплексов железа в КТаОз
4.1. ЭПР центров железа в КТаОз: 57Ре
4.1.1. ЭПР ионов 57Ре3+ -Оі в КТаОз
4.1.2. ЭПР иона "57Ре 4/2" в КТаОз
4.1.3. ЭПР ионов 57Ре3" ромбической симметрии в КТа03
4.2. ЭПР некрамерсова иона железа в КТа03
Заключение
Литература

Введение
Развитие многих отраслей науки и техники связано с созданием материалов с заранее заданным комплексом физических, химических и других свойств. При определенном сочетании этих свойств открывается возможность их применения в новых устройствах. Наличие в кристалле примесных ионов приводит к изменению многих физических свойств, в том числе оптических и магнитных.
Настоящая работа посвящена изучению электронного
парамагнитного резонанса примесей в кристаллах виртуальных
сегнетоэлектриков - танталате калия. Виртуальными сегнетоэлектриками называют вещества, в которых сегнетоэлектрический фазовый переход подавлен квантовыми флюктуациями. Кристаллы танталата калия являются модельным объектом для исследования дефектов и их природы в мягких матрицах. Этому способствует их кубическая симметрия структуры перовскита. В кристаллической решетке этих соединений замещение катионов примесью индуцирует в них сегнетоэлектрические фазовые переходы. Малая концентрация примеси может привести к состоянию дипольного стекла. При концентрации примеси, превышающей
критическую, появляется сегнетоэлектрическая фаза с дальним порядком. Фундаментальной научной проблемой является исследование эволюции таких систем, переходящих в упорядоченное сегнетоэлектрическое состояние при введении примеси.
Для полярных диэлектриков, таких как кристаллы со структурой перовскита, характерно наличие структурных фазовых переходов, в окрестности которых наблюдаются значительные аномалии диэлектрических, упругих и оптических свойств. Эти свойства в принципе могут служить основой для создания эффективных приборов и устройств электронной техники. Практическое использование таких кристатлов стало

возможным на основе достигнутых результатов в изучении физических основ процессов, протекающих в них под влиянием примесных ионов.
Одним из наиболее эффективных методов исследования кристаллов виртуальных сегнетоэлектриков является метод электронного парамагнитного резонанса. Исследование спектров ЭПР в таких диэлектрических кристаллах позволило изучить факторы, определяющие параметры спинового гамильтониана примесных парамагнитных ионов. Не изученными детально остались, однако, вопрос о механизмах и условиях образования обменно-связанных парных центров примесей, а также проблема нелокальной компенсации заряда.
С открытием высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) на основе купратных перовскитов появился постоянно увеличивающийся интерес к исследованию в этих соединениях комплексов медь -кислородная вакансия. Электронный парамагнитный резонанс является основным методом исследования структуры медных комплексов в различных материалах, достаточно отметить, что первое наблюдение ЭПР было проведено Завойским в 1944 году на ионах меди. Представляет особый интерес найти модельные объекты, которые по своим структурным свойствам близки к купратным перовскитам и в которых могли бы реализоваться комплексы медь - кислородная вакансия. Основная цель таких исследований получить количественную информацию о величинах обменного, сверхтонкого, суперсверхтонкого взаимодействий, -факторов для медных комплексов в материалах, по своим свойствам близким к купратным перовскитам. В результате предполагается получение информации об электронной структуре таких комплексов, пространственном распределении волновых функций. Для наших исследований были выбраны активированные медью кристаллы КТа03, в которых вакансии кислорода играют основную роль для зарядовой компенсации примесных ионов Си2Э
Рис. 3. Ориентационная зависимость ССТС в спектрах ионов Си2+(1) в КТаОрСи. Вращение образца во внешнем магнитном поле в плоскости {110}.