Al2O3:Fe3+体系晶格局域结构的EPR理论研究

本文通过分析Al2O3∶Fe3+体系中Fe3+离子的EPR谱,研究Fe3+的局域晶体结构结果表明Al2O3∶Fe3+的局域结构存在各向异性膨胀.用拟合EPR谱的低对称参量D和(a-F)实验值的方法,求得两个三棱锥的棱与C3轴的夹角分别为θ1=46.54°和θ2=61.26°,相对于原Al2O3结构的畸变角分别是Δθ1=-1.1°±0.1°,Δθ2=-1.8°.两畸变角同时均小于0说明Al2O3∶Fe3+体系中含Fe3+离子的晶格主要产生沿C3轴的伸长畸变.     

Al_2O_3∶Fe~(3+)体系晶格局域结构的EPR理论研究

本文通过分析Al2 O3 ∶Fe3 + 体系中Fe3 + 离子的EPR谱 ,研究Fe3 + 的局域晶体结构结果表明Al2 O3 ∶Fe3 + 的局域结构存在各向异性膨胀。用拟合EPR谱的低对称参量D和 (a -F)实验值的方法 ,求得两个三棱锥的棱与C3 轴的夹角分别为θ1=4 6 .5 4°和θ2 =6 1.2 6° ,相对于原Al2 O3 结构的畸变角分别是Δθ1=- 1.1°± 0 .1° ,Δθ2 =- 1.8°。两畸变角同时均小于 0说明Al2 O3 ∶Fe3 + 体系中含Fe3 + 离子的晶格主要产生沿C3 轴的伸长畸变     

ZnO:Fe3+体系局域晶格结构的研究

本文采用对角化三角场中d5组态离子的完全能量矩阵的方法,研究了Fe3+离子在ZnO:Fe3+体系的局域结构与EPR参量的关系,结果表明：在ZnO:Fe3+体系中,Fe3+取代了Zn2+离子后整个晶体显示出压缩畸变,其畸变参量ΔR=-0.119A和Δθ=0.339°被确定。     

蓝宝石(α-Al_2O_3:Fe~(3+))体系基态分裂与局域晶格畸变的研究

2002年Scholz和Buzaré对蓝宝石晶体中Fe3+离子的基态分裂重新进行了EPR实验测量和研究,他们的初步分析表明在蓝宝石晶体中Fe3+离子的6A1基态分裂有可能同时与两个方向的畸变角(θ和φ)有关.本文采用对角化d5组态在C3点群对称下的252×252完全能量矩阵的方法,对蓝宝石晶体中Fe3+离子的光谱和EPR谱进行了系统的研究.计算结果表明蓝宝石体系中Fe3+离子的6A1基态分裂确实将明显依赖于两个方向的畸变角θ和φ,这一理论结果与Scholz和Buzaré等的实验相符合.同时,通过拟合Fe3+离子在蓝宝石体系中的实验光谱和EPR参量,确定了蓝宝石晶体中(FeO6)9团簇局域晶格畸变角θi的范围.     

常温下YGaG:Fe3+体系的EPR谱研究

本文采用对角化三角晶场中d5组态离子的完全能量矩阵的方法,研究了YGaG:Fe3 体系的EPR谱与局域晶格畸变的关系,利用EPR谱的低对称参量D和(a-F)的实验值确定出Fe3 离子在YGaG:Fe3 体系中的键长R=0.2005 nm,键角θ=51.498°,以及晶格畸变角Δθ=0.954°。     

ZnO:Fe~(3+)体系局域晶格结构的研究

本文采用对角化三角场中d5组态离子的完全能量矩阵的方法,研究了Fe3+离子在Zn O:Fe3+体系的局域结构与EPR参量的关系,结果表明:在Zn O:Fe3+体系中,Fe3+取代了Zn2+离子后整个晶体显示出压缩畸变,其畸变参量ΔR=-0.119和Δθ=0.339°被确定.     

YAG∶Cr3+ 晶体精细光谱结构研究

采用不同的晶体畸变模型，利用CDM(complete diagonalization method)方法对YAG∶Cr3+ 晶体的EPR参量进行了系统研究.通过计算结果对晶格畸变模型进行了分析.结果表明,在三角对称下，对杂质离子电荷与中心离子电荷相等的情况，不适合用杂质离子沿C3轴位移的模型来研究晶体的局域结构，而且由于基态和第一激发态的零场分裂都对局域结构微变非常敏感，因此仅由基态零场分裂来确定晶格局域结构是不可靠的.同时结果表明，Cr3+ 离子进入YAG晶体后，产生了Δθ=1.88°的三角畸变.从而成功统一地解释了YAG∶Cr3+ 晶体的EPR参量和精细光谱结构.     

掺杂晶体材料ZnGa_2O_4:Fe~(3+)局域结构畸变及其微观自旋哈密顿参量研究

基于Newman的晶场叠模型与微观自旋哈密顿理论,建立了ZnGa2O4:Fe3+晶体材料中磁性离子Fe3+局域结构与其自旋哈密顿(spin-Hamiltonian,SH)参量(包括二阶零场分裂(zero-field splitting,ZFS)参量D,四阶ZFS参量(a-F),Zeeman g因子:g//,g⊥,△g(=g//-g⊥))之间的定量关系.采用以全组态完全对角化方法为理论背景的CFA/MSH(Crystal Filed Analysis/Microscopic Spin Hamiltonian)研究软件,研究了ZnGa2O4:Fe3+材料中磁性离子Fe3+的SH参量与其局域结构的依赖关系.研究表明:对于ZnGa2O4:Fe3+晶体材料,当磁性离子Fe3+的局域结构畸变参数△R=0.0487 nm,△θ=0.192°时,其基态SH参量理论计算结果与实验测量符合很好,进一步表明Fe3+掺入晶体材料后将引起磁性Fe3+离子局域结构的微小畸变,但其仍然保持D3d点群对称局域结构.在此基础上研究分析了SH参量的微观起源,结果表明:ZnGa2O4:Fe3+晶体材料的SH参量主要来源于SO(spin-orbit)磁相互作用机理,来自其他磁相互作用机理(包括SS(spin-spin),SOO(spin-other-orbit),OO(orbit-orbit),SO-SS-SOO-OO)的贡献比较小.     

KCdF3晶体中Cr3+-Li+中心局域结构研究

利用零场分裂参量与晶体结构之间的定量关系,研究了双掺杂晶体KCdF3∶Cr3+,Li+的局域结构.指出,对于 KCdF3∶Cr3+,Li+晶体,四角晶场的形成包含两个方面:(1)由于电荷补偿而产生的等效电荷形成的四角对称晶场;(2)Cr3+的局域结构发生晶格畸变而产生的四角对称晶场.事实上,当Cr3+和Li+掺入KCdF3晶体时,Cr3+代替了Cd2+离子;由于Cr3+离子与Cd2+离子的半径不同、电荷不同、质量不同,导致Cr3O+的局域结构发生晶格畸变,由此而产生四角对称晶场;由于电荷补偿,Li+ 离子取代了[001]方向与Cr3+离子邻近的Cd2+离子,由此产生的等效电荷而形成的四角晶场.这样,Cr3+的局域结构由Oh对称变为C4v点对称 .文中建立了ZFS参量和晶体结构之间的定量关系.在考虑晶格畸变和等效电荷的基础上,研究了KCd F 3∶Cr3+,Li+晶体的ZFS参量,理论结果和实验符合很好.得到了F-离子向中心离子分别移动为ΔR1=0.00268nm,ΔR2=0.001nm,ΔR3=0.00165nm .     

YAG∶Cr~(3 )晶体精细光谱结构研究

采用不同的晶体畸变模型,利用CDM(completediagonalizationmethod)方法对YAG∶Cr3 晶体的EPR参量进行了系统研究·通过计算结果对晶格畸变模型进行了分析.结果表明,在三角对称下,对杂质离子电荷与中心离子电荷相等的情况,不适合用杂质离子沿C3轴位移的模型来研究晶体的局域结构,而且由于基态和第一激发态的零场分裂都对局域结构微变非常敏感,因此仅由基态零场分裂来确定晶格局域结构是不可靠的·同时结果表明,Cr3 离子进入YAG晶体后,产生了Δθ=1.88°的三角畸变·从而成功统一地解释了YAG∶Cr3 晶体的EPR参量和精细光谱结构·     

KCdF3:Cr3+晶体EPR零场分裂参量与电荷补偿效应的研究

按照叠加模型与EPR零场分裂参量的三阶微扰理论,建立了KCdF₃:Cr³⁺晶体EPR零场分裂参量与四角对称Cr³⁺-Cd²⁺缺陷中心局域结构之间的定量关系.证实Cd²⁺空位与晶格畸变的存在,我们获得:围绕Cr³⁺离子的六个F^-配体分别向中心Cr³⁺移动Δ₁=0.00294nm,Δ₂=0.0010nm,Δ₃=0.0028nm (参见图2).EPR零场分裂参量与实验一致表明:Cd²⁺空位与晶格畸变的假设是合理的.尽管四角晶场主要来自Cd²⁺空位,但晶格畸变的贡献不可忽略.     

KCdF3晶体中Cr3+-Li+中心局域结构研究

利用零场分裂参量与晶体结构之间的定量关系,研究了双掺杂晶体KCdF₃:Cr³⁺,Li⁺的局域结构。指出,对于KCdF₃:Cr³⁺,Li⁺晶体,四角晶场的形成包含两个方面:(1)由于电荷补偿而产生的等效电荷形成的四角对称晶场;(2)Cr³⁺的局域结构发生晶格畸变而产生的四角对称晶场。事实上,当Cr³⁺和Li⁺掺入KCdF₃晶体时,Cr³⁺代替了Cd²⁺离子;由于Cr³⁺离子与Cd²⁺离子的半径不同、电荷不同、质量不同,导致Cr³⁺的局域结构发生晶格畸变,由此而产生四角对称晶场;由于电荷补偿,Li⁺离子取代了[001]方向与Cr³⁺离子邻近的Cd²⁺离子,由此产生的等效电荷而形成的四角晶场。这样,Cr³⁺的局域结构由O_h对称变为C_4v点对称。文中建立了ZFS参量和晶体结构之间的定量关系。在考虑晶格畸变和等效电荷的基础上,研究了KCdF₃:Cr³⁺,Li⁺晶体的ZFS参量,理论结果和实验符合很好。得到了F^-离子向中心离子分别移动为ΔR₁=0.00268nm,ΔR₂=0.001nm,ΔR₃=0.00165nm。     

RbMgF3 ：Ni2+ 体系晶格局域结构的EPR理论研究

在考虑掺杂晶体局域畸变的影响后, 建立了联系RbMgF₃: Ni²⁺体系的局域畸变结构与EPR谱间的关系, 并计算了RbMgF₃: Ni²⁺晶体在C_3v和D_3d对称下的零场分裂参量和g 因数. EPR谱的理论计算值与实验值符合甚好.      

掺杂晶体材料Al2O3∶Ni2+中顺磁离子N2+局域结构及其电子顺磁共振参量的研究

按照叠加模型和微扰理论,建立了电子顺磁共振（EPR）参量（D, g_∥, g_⊥）与Al_2O3∶Ni²⁺晶体局域结构之间的定量关系. 利用EPR参量决定了Al₂O₃∶N i²⁺晶体的局域结构. 通过考虑适当的晶格畸变,成功地解释了Al₂O₃∶Ni²⁺晶体基态很大的零场分裂和各向异性的g因子. 获得了Ni²⁺ 离子上方最近邻的三个O^2-离子偏向111〕晶轴0.603°, 而Ni²⁺离子下方的三个O^2-离子偏向〔111〕晶轴0.598°.     

Mn2+在CoSiF6·6（H2O）:Mn2+体系中EPR谱的理论研究

本文采用对角化三角场中d5电子组态的完全能量矩阵的方法,并同时考虑EPR的二阶参量D和四阶参量(a-F),研究了Mn2+在CoSiF6.6(H2O)体系的局域结构畸变.结果表明:在CoSiF6.6H2O:Mn2+体系中,Mn2+取代了Co2+离子后整个晶体显示出伸长畸变,并且其结构参数R=2.260,θ=52.5192°被确定.     

刚玉中两类Fe3+离子的顺磁共振谱

本文给出了刚玉中两类Fe³⁺离子的自旋哈密顿矩阵的普遍形式,并着重研究了当两类Fe³⁺离子不等价时,顺磁共振谱的特性。对于两类离子等价情况,计算了当磁场与晶轴的夹角α=0°,15°,30°,45°,54.7°,60°,75°,90°时Fe³⁺离子的能级。对于两类离子最不等价情况,计算了当α=10°,20°,30°,40°,50°,54.7°,60°,70°,80°时Fe³⁺离子的能级。并且给出了当α=0°和90°时各能级的波函数和跃迁矩阵元公式。在室温下,用ЭПР-2型波谱仪,在3厘米波段,做了蓝宝石的顺磁共振实验。利用使晶体绕两个相互垂直的方向转动的装置,精确地调整晶轴的方向。观察到了分别属于两类Fe³⁺离子的两套顺磁共振谱线。给出了等价及最不等价情况的等频曲线。     

晶体PZCST:VO2+的EPR谱及光吸收谱的理论研究

采用双旋-轨耦合参量模型和3d¹电子组态在四角对称下的能级公式,计算了KZnClSO₄·3H₂O(PZCST): VO²⁺的EPR谱和光吸收谱,所得EPR谱和光吸收谱的理论结果与实验发现符合得很好. 研究发现,该晶体沿C₄轴局域对称结构呈压缩的四角畸变,其大小为0.47 nm;大的κ值表明VO²⁺的未配对电子的自旋极化对超精细结构常数有着较大的贡献.     

ZnAl2O4:Cr3+晶体4A2基态ZFS及其三角晶格畸变研究

用对角化哈密顿矩阵的方法,借助New man晶场叠加模型,研究了ZnAl₂O₄:Cr³⁺晶体的基态零场分裂(ZFS)及其电子光谱,理论结果与实验一致.定量研究表明,掺杂晶体ZnAl₂O₄:Cr³⁺中,络离子(CrO₆)^9-局域结构应有压缩的三角畸变(△θ=3.06°).同时指出,自旋二重态对⁴A₂基态ZFS参量b₂⁰的贡献不可忽略,而对g因子的贡献甚微.     

掺入Ni~(2+)和V~(3+)对α-Al_2O_3晶体光谱精细结构、晶体局域结构和零场分裂参量的影响

应用晶体场理论和不可约张量算符方法构造了3d2/3d8态离子在C3v对称晶场中包含自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用、自旋-其它轨道相互作用和其它轨道-其它轨道相互作用四种微观磁效应的45阶可完全对角化的能量哈密顿矩阵.利用该矩阵,计算了V3+∶α-Al2O3和Ni2+∶α-Al2O3晶体的光谱精细结构、晶体局域结构和零场分裂参量,研究了掺入两种互补态离子Ni2+和V3+对同种晶体的光谱精细结构、晶体局域结构和零场分裂参量的影响,理论计算值和实验值相符.研究发现:掺杂没有改变晶体的光谱精细结构和能级分裂条数,但改变了能级间距;掺杂也没有改变晶体的对称性,但使晶体局域结构发生了一定程度的畸变;Ni2+∶α-Al2O3晶体局域结构的伸长畸变量大于V3+∶α-Al2O3晶体,键角的变化量小于V3+∶α-Al2O3晶体.     

刚玉中两类Fe~(3+)离子的顺磁共振谱

本文给出了刚玉中两类Fe~(3+)离子的自旋哈密顿矩阵的普遍形式,并着重研究了当两类Fe~(3+)离子不等价时,顺磁共振谱的特性。对于两类离子等价情况,计算了当磁场与晶轴的夹角α=0°,15°,30°,45°,54.7°,60°,75°,90°时Fe~(3+)离子的能级。对于两类离子最不等价情况,计算了当α=10°,20°,30°,40°,50°,54.7°,60°,70°,80°时Fe~(3+)离子的能级。并且给出了当α=0°和 90°时各能级的波函数和跃迁矩阵元公式。 在室温下,用ЭПР-2型波谱仪,在3厘米波段,做了蓝宝石的顺磁共振实验。利用使晶体绕两个相互垂直的方向转动的装置,精确地调整晶轴的方向。观察到了分别属于两类Fe~(3+)离子的两套顺磁共振谱线。给出了等价及最不等价情况的等频曲线。