Al2O3:V2+晶体自旋哈密顿参量的理论解释

在考虑微小磁相互作用(包括SS、SOO和OO作用)的基础上,采用全组态完全对角化方法,建立了A l2O3晶体中V2 离子的局域结构与自旋哈密顿参量定量关系,对A l2O3:V2 晶体基态和激发态零场分裂以及基态g因子等自旋哈密顿(SH)参量给出了统一的解释。结果表明,V2 离子进入A l2O3晶体后,上下配体氧平面分别沿C3轴向远离三角中心的方向移动了0.0021nm和0.0020nm。理论计算结果与实验值符合甚好。     

掺杂晶体Cr3+∶MgAl2O4晶格畸变及基态自旋哈密顿参量的理论研究

用自旋Hamilton理论和Newman的晶场叠加模型研究了Cr3+∶MgAl2O4晶体结构与自旋哈密顿(SH)参量之间的定量关系;在此基础上,计算了Cr3+∶MgAl2O4晶体的SH参量(D,g)及精细光谱,计算结果与观测一致.定量的研究结果表明,Cr3+离子掺入MgAl2O4晶体后,络离子(CrO6)9-的局域结构产生了一个压缩三角畸变(Δθ＝2.729°).理论研究还表明,自旋二重态对零场分裂(ZSF)参量D的贡献大约为16;左右,而对g因子的贡献不足1;.这表明,用ZSF参量研究晶格畸变时,自旋二重态的贡献不可忽略.     

Ce3+:YAG晶体位错的研究

本文报导了用中频感应加热提拉法生长Ce3+:YAG晶体,直径达45mm.对样品采用不同的化学试剂进行了时间不等的腐蚀,用偏光显微镜观察到不同形貌的位错蚀坑,分析了位错与晶体结构及生长工艺参数等因素之间的关系.     

晶体(NH4)2C4H4O6:VO2+的EPR参量及局域结构的研究

采用叠加模型和双旋-轨耦合参量模型,建立了结构参数与EPR参量之间的定量关系;较好地解释了[VO(H2O)5]2+络离子的局域结构和EPR参量;研究结果发现,(NH4)2C4H4O6:VO2+晶体中络离子[VO(H2O)5]2+的键长为R//≈0.130nm,R⊥≈0.195nm;在(NH4)2C4H4O6:VO2+晶体中,局域结构沿C4轴方向呈压缩的八面体结构;所得EPR参量的理论计算与实验测量数据符合很好.     

Nd:YAG/Cr4+:YAG键合棒的制作与激光性能

采用直接键合的方法将Nd:YAG激光棒与Cr4+:YAG调Q元件结合在一起,对Nd:YAG棒和Cr4+:YAG在键合前后的激光性能进行了实验比较.结果表明,键合技术能够有效地提高输出能量,压窄脉宽.     

LiTaO3:Cr3+晶体中Cr3+离子占位及其EPR参量的理论研究

利用Racah不可约张量算符法和Winger定理,建立了d3(C*3v)电子组态的能量矩阵及其全组态EPR理论;借助Newman的叠加晶场模型和自旋哈密顿理论,研究了EPR参量与LiTaO3:Cr3+晶体结构参数之间的定量关系.在此基础上,研究了LiTaO3:Cr3+的EPR参量及其电子光谱,理论与观测一致.定量研究表明:LiTaO3:Cr3+晶体中,Cr3+离子取代了Ta5+离子而不是Li+离子.     

CsCdCl3:Ni2+晶体的光谱和EPR谱的理论研究

基于强场图像,采用点电荷-偶极子模型和双自旋-轨道耦合理论,建立了CsCdCl3:Ni2+晶体的局域结构与光吸收谱和电子顺磁共振(EPR)谱的关联公式.与以前的研究不同,我们在光吸收谱的计算中考虑了配体离子的自旋-轨道耦合作用的贡献,统一地解释了强场下CsCdCl3:Ni2+晶体的光学吸收谱、EPR谱及局域结构,所得理论结果与实验发现很好吻合.并讨论了所得结果的合理性.     

RbCdF3:Ni2+晶体结构相变、光谱精细结构和EPR谱的研究

本文采用半自洽场(semi-SCF)3d轨道模型和μ-κ-α模型,利用完全对角化方法,建立了Oh、D4h对称晶体场局部结构参数与光谱精细结构、EPR谱之间的定量关系,统一解释了RbCdF3∶Ni2+晶体的光谱精细结构和EPR谱。所得理论结果与实验值符合很好。     

晶体(NH_4)_2C_4H_4O_6∶VO~(2 )的EPR参量及局域结构的研究

采用叠加模型和双旋-轨耦合参量模型,建立了结构参数与EPR参量之间的定量关系;较好地解释了[VO(H2O)5]2 络离子的局域结构和EPR参量;研究结果发现,(NH4)2C4H4O6:VO2 晶体中络离子[VO(H2O)5]2 的键长为R//≈0.130nm,R⊥≈0.195nm;在(NH4)2C4H4O6:VO2 晶体中,局域结构沿C4轴方向呈压缩的八面体结构;所得EPR参量的理论计算与实验测量数据符合很好。     

ZPPH晶体中掺杂VO~(2+)的吸收光谱与EPR参量的理论研究

本文基于晶体场理论,建立了10×10阶的3d~1离子的全组态能级矩阵,由全对角化法(CDM)计算了ZPPH (ZnKPO_4·6H_2O)∶ VO~(2+)晶体的吸收光谱与顺磁g因子;同时,运用3d~1离子在C_(4v)对称下的能级公式和电子顺磁共振(EPR)参量高阶微扰(PTM)公式,计算了ZPPH∶ VO~(2+)晶体的光学吸收谱和EPR参量g因子g_(//),g_⊥和超精细结构常数A_(//),A_⊥,所得理论结果与实验符合.两种理论方法对比研究表明:对3d~1(V~(4+))电子组态,微扰法所得结果是全对角化法所得结果的一种很好近似.对所得结果的合理性进行了讨论.     

SrCl2∶Ag2+晶体局部结构及电子顺磁共振参量的理论研究

基于离子簇模型,采用d9离子在四角伸长八面体对称中电子顺磁共振(EPR)参量的高阶微扰公式,计算了SrCl2中四角Ag2+中心的EPR参量(g因子g//,g⊥和超精细结构常数A因子A//,A⊥).由于体系的共价性及配体Cl-较大的旋轨耦合系数,在这些公式中同时考虑了配体轨道及旋轨耦合作用对EPR参量的贡献.公式里的能级分裂由重叠模型和杂质中心的局部结构确定.研究发现,掺杂后由于尺寸失配,杂质Ag2+沿着C4轴有一个很大的非中心位移,到最近邻的Cl-平面距离约为0.060 nm.计算所得的EPR理论值与与实验值符合的很好.     

大尺寸Nd3+:GGG激光晶体的单胞参数计算和组分分析

采用提拉法生长了直径为136mm的Nd3+:GGG单晶,通过X射线衍射和X射线荧光对晶体的结构、成分沿生长方向和径向的变化进行了测试分析.结果表明单胞晶格参数沿晶体的生长方向和径向均逐步变大,平均变化率分别为3.1×10-6(A)/ mm、1.3×10-5(A)/mm;沿着晶体的生长方向,Nd和Gd组分按指数函数规律逐步增加,而Ga组分则按高斯函数逐渐减小.沿晶体径向从内到外,Nd、Gd组分按线性规律逐渐增大,其变化率分别为0.0014 at;/ mm、0.00924 at;/ mm,Ga组分则按线性规律减小,变化率为-0.0117 at;/ mm.这些变化主要是由于Nd3+的分凝效应、Ga挥发所导致.     

Si4+共掺杂Yb∶YAG单晶生长和光谱特性研究

利用提拉法生长了Si⁴⁺共掺杂Yb∶YAG单晶,该晶体属于立方晶系,O_h¹⁰-Ia3d空间群。掺杂的Si⁴⁺没有改变YAG的晶体结构,但是影响了发光离子的价态。吸收光谱表明Si⁴⁺的引入使得Yb²⁺含量增多,这是由于Si⁴⁺引入了过量的电荷,为满足电价平衡,Yb³⁺转换为Yb²⁺。Yb²⁺的出现降低了Yb∶YAG的发光强度。稳态X射线激发发射光谱结果表明Si⁴⁺共掺杂Yb∶YAG晶体的发光强度是Yb∶YAG的63%,γ射线激发下的光产额降至原来的40%。此外,由于原料中含有多种Yb的同位素,Yb∶YAG除了可以被X射线、γ射线激发出荧光外,还可以与中子发生核反应产生带电粒子,进而引起次级反应产生荧光。荧光的产生仍然由Yb³⁺决定,因此,Si⁴⁺掺入也降低了中子探测灵敏度。     

可调谐激光晶体Cr:GSGG的光谱分析及晶场参数计算

用提拉法成功生长出了优质的Cr3+:Gd3Sc2Ga3O12晶体,测定了室温下的吸收光谱和不同温度下的荧光光谱,计算了晶场参数,发现荧光峰值及晶场参数与以前文献报道的均不相同.吸收光谱中,在458.5nm和642.5nm出现了较强的宽带吸收峰,分别对应于Cr3+的4A2→4T1和4A2→4T2的吸收跃迁,在678nm处又叠加了一个非常弱的吸收峰,对应于4A2→2T1的吸收跃迁.测试了晶体从7K到室温的荧光光谱和荧光寿命,在650～850nm范围内出现了宽带荧光,对应于Cr3+的4T2→4A2的发射跃迁.随着温度的升高,荧光峰向长波方向移动,荧光峰半高宽增大,室温下其荧光峰值在732nm,半高宽约为80nm.低温(7K)下的荧光谱中,在694nm处观察到了尖而锐的R线(零声子线),对应于Cr3+的2E→4A2的发射跃迁.由于温度猝灭效应,随着温度升高,晶体的荧光寿命降低,室温下荧光寿命约为114μs.计算了晶场强度参数Dq/B=2.49,4T2零声子能级与2E能级的间距△E为204cm-1,这些参数表明Cr3+处在较弱的晶场中,有利于4T2→4A2的宽带跃迁,Cr:GSGG晶体是较为理想的可调谐激光工作物质.     

PbWO4晶体中铅氧空位对对晶体光学性质的影响

本文利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似,按照能量最低原理采用共轭梯度方法,对含铅氧空位对的PbWO4晶体进行结构优化处理.在此基础上,计算了含铅氧空位对的PbWO4晶体的电子结构、复数折射率、介电函数及吸收光谱,并与完整的PbWO4晶体进行了比较.结果表明:PWO晶体中铅氧空位对的存在对PbWO4晶体的光学性质没有显著的影响.