Магнитные свойства и проводимость кристаллов группы флюорита, содержащих ЯН-теллеровские комплексы примесных d-ионов

• Автор: Варламов, Александр Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Глава 1. Кристаллы группы флюорита: структура, методы выращивания и
электрическая проводимость (краткий обзор литературы)
1.1. Структура кристаллов группы флюорита и методы
их выращивания
1.2. Электронные свойства и проводимость флюоритов
Глава 2. Магнитные свойства и проводимость кристаллов СсП^ и СаР2,
легированных примесными ионами серебра и ванадия
2.1. Способы конвертирования валентных состояний примесных ионов серебра и ванадия в кристаллах Ссй^ и СаР2
2.2. Низкотемпературные магнитные свойства и термическая стабильность ян-теллеровских центров примесных ионов У2+и Ag2+ в кристаллах Сс1Р2:У, Сс1Р2:А§, СаР2:У и СаР2:А§ (изучение методом ЭПР)
2.3. Донорная проводимость кристаллов СйР2:У2~, отожженных в вакууме
2.4. Проводимость кристаллов СёР2^ и СаР2:А§ в условиях радиации и высоких температур
Глава 3. Структура и магнитные свойства парамагнитных центров
примесной меди в кристаллах ВаР2:Си
3.1. Электронные и молекулярные структуры примесных центров
меди в кристаллах ВаР2:Си
3.2. Аномалии в магнитных свойствах примесных тримеров меди
в сильнолегированных кристаллах ВаР2:Си
Глава 4. Электронный парамагнитный резонанс центров примесных
ионов титана в кристаллах СаГ2:Ті и 8гР2:Ті
4.1. Кристаллы 8гР2Лл с димерами титана и ассоциатами, образованными примесными ионами Тг и междоузельными ионами Г'іщ
4.2. Температурные зависимости в спектрах ЭПР кристаллов СаГ2:Ті и 8гР2:Ті, содержащих димеры титана и ассоциаты
“Ті3+-Г'іп”
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Некоторые кристаллы со структурой флюорита могут являться модельными системами при изучении различных проблем физики твердого тела. Среди этой группы кристаллов наиболее перспективными могут рассматриваться кристаллы щелочно-земельных фторидов (СсШг, СаБг, 5гР2, ВаР2). Кристаллы этой группы являются в достаточной степени стабильными в химическом отношении, прочными, прозрачными в очень широком диапазоне оптических волн и могут быть относительно легко выращены из расплава. Именно поэтому эти кристаллы широко изучались и продолжают изучаться различными физическими методами. Предметом изучения долгое время являлись примесные центры редкоземельных ионов в кристаллах данной группы. В первую очередь кристаллы с такими центрами рассматривались в качестве кандидатов на материалы для твердотельных лазеров. Кроме того, в центре внимания исследователей была проблема зарядовой компенсации, которая вставала перед исследователями при внедрении в кристаллы трехвалентных ионов редкоземельной группы. Во флюоритах оказались возможными особенно большое число способов компенсации избыточных положительных зарядов трехвалентных ионов, замещающих в решетке флюоритов двухвалентные катионы. Во флюоритах, легированных редкоземельными ионами, оказалась интересными также проблемы примесных центров окраски, фотохромизма и радиолиза под воздействием жестких электромагнитных излучений. В последние годы получены совершенно новые результаты в исследованиях механизмов образования в легированных редкоземельными ионами кристаллах кластеров, содержащих в своем составе большое число редкоземельных ионов, обладающих регулярной структурой и встроенных в решетку кристалла-матрицы без существенных нарушений их кристаллической структуры.
Видно, что ванадий находится в позиции замещенного им катиона решетки, но окружающие его ионы фтора сдвинулись из позиций, которые они могли бы занимать в беспримесном кристалле. В новых равновесных положениях два иона фтора оказались ближе к примеси, а остальные шесть -чуть подальше. Поскольку кристалл кубический, то можно найти еще три возможных способа смещения указанных ионов фтора, которые приведут к энергетически эквивалентным конфигурациям центра. Каждой из таких равновесных конфигураций соответствует яма на поверхности нижнего листа адиабатического потенциала (АП) центра.
Таким образом, центр обладает четырьмя ямами АП, между которыми существуют энергетические барьеры. Комплекс способен переходить от одной конфигурации к другой путем туннелирования сквозь эти барьеры или путем надбарьерных прыжков. Но последнее возможно лишь при достаточно высоких температурах.
В данной работе ставилась задача зафиксировать методом ЭПР туннельные переходы центра между указанными ямами. Поскольку не было известно, как в данном случае эффекты туннелирования проявятся в спектрах ЭПР, В.А.Улановым была предложена теоретическая модель центра в туннельном приближении, на базе которой нами были выполнены расчеты формы спектров ЭПР в некоторых главных ориентациях кристалла. Ниже представлены экспериментальные факты, часть из которых повторяют результаты авторов работы [48]. Затем представлена теоретическая модель, использованная в наших расчетах.
Чтобы быть уверенными в том, что исследуемые нами центры являются теми же самыми, что были изучены в работе [49], мы снова исследовали все угловые зависимости, наблюдаемые в спектрах наших образцов. Исследование выполнено в X-диапазоне на спектрометре Е-12 “Уапап” при 4.2 К. Оказалось, что угловые зависимости в основном с хорошей точностью описываются спиновым гамильтонианом следующего