晶体Zn(antipyrine)2(NO3)2:VO2+的EPR谱及光吸收谱的理论研究

由于硝酸钒锌二安替比林晶体[Zn(antipyrine)2(NO3)2:VO2 ]中配体O2-的自旋-轨道耦合参量ζ0p≈150 cm-1与中心过渡族3d1离子V4 的ζ0d≈248 cm-1相差不太大,故配体的自旋-轨道耦合参量ζ0p对电子顺磁共振(EPR)谱和光吸收谱的贡献必须考虑.采用双自旋-轨道耦合参量模型和相关的晶体场能级公式,计算了Zn(antipyrine)2(NO3)2:VO2 晶体的EPR谱和光吸收谱,所得理论结果与实验发现很好符合;确定了该晶体的局域对称结构沿C4轴的四角畸变约为0.45 nm;计算发现,较大的κ值说明VO2 中未配对的s电子对超精细结构常数有较大的贡献.并对上述这些结果的合理性进行了讨论.     

锌磷酸盐玻璃掺杂VO~(2+)吸收光谱和EPR谱研究

3d1离子(如VO2+,V4+)是一类非常重要的离子,其掺杂电子顺磁共振谱已有大量的研究,积累了丰富的实验数据。利用3d1离子在四角压缩八面体对称中EPR参量的高阶微扰公式,计算了锌磷酸盐玻璃晶体中掺杂VO2+的EPR参量(g因子g‖,g⊥和超精细结构常数A‖,A⊥)和光吸收谱。由于锌磷酸盐玻璃晶体中掺杂VO2+中配体O2-的自旋-轨道耦合参量ζ0p(≈150cm-1)与中心过渡金属3d1离子V4+的ζ0d(≈248cm-1)相差不太大,故来自配体的自旋-轨道耦合参量ζ0p对EPR参量和光吸收谱的贡献必须予以考虑。采用重叠模型建立了杂质中心结构参数与电子顺磁共振(EPR)参量以及光吸收谱之间的定量关系;通过拟合锌磷酸盐玻璃中V4+中心的EPR参量和光吸收谱理论与试验符合,获得了杂质中心[VO6]8-基团的局域结构;研究发现,[VO6]8-基团的平行和垂直于C4轴的键长分别为:R‖≈0.175nm,R⊥≈0.197nm,即[VO6]8-基团的局域结构为沿C4轴方向呈压缩的八面体结构;所得EPR参量和光吸收谱的理论值与实验符合很好,并对上述结果的合理性进行了讨论。这说明微扰法可以用来研究材料中掺杂3d1过渡金属离子的EPR参量和光吸收谱。此外,对超精细结构常数(A‖和A⊥)的研究发现,较大的芯区极化常数κ值说明VO2+中未配对的s电子对超精细结构常数有较大的贡献。     

晶体NiX2(X=Cl,Br,I)的光谱和电子顺磁共振谱研究

在强场耦合图像中,采用双自旋-轨道耦合(SO)参量模型建立了过渡族3d2(3d8)离子的三角对称下全组态光谱能级和电子顺磁共振(EPR)公式.与经典的晶体场理论(仅考虑中心金属离子的自旋-轨道耦合作用)相比较,该公式还包括了配体离子的自旋-轨道耦合作用的贡献,这一模型在应用于计算共价性较强的晶体光谱和电子顺磁共振谱可得到合理的结果.作为验证,用完全对角化方法研究了品体NiX2(X=Cl,Br,I)的光谱和电子顺磁共振谱,结果表明,理论与实验很好地符合.建立的全组态谱能级和电子顺磁共振公式为更精确地计算光谱和电子顺磁共振谱提供了一条可行方法.     

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.     

晶体C_3H_7NO_2:VO~(2+)的自旋哈密顿参数及局域结构

在晶体场理论(CF机制)和电荷转移机制(CT机制)的基础上,结合双自旋-轨道耦合参量模型、自旋哈密顿量的高阶微扰公式及晶场能量公式计算得到C_3H_7NO_2:VO~(2+)晶体的自旋哈密顿量(EPR参量)和吸收光谱,及电荷转移跃迁能级.对比只采用CF机制和采用双重机制下的计算结果,发现高价钒离子(V~(4+))掺杂在C_3H_7NO_2晶体中的CT机制对于其EPR参量的影响不能忽略.     

CsMgX3：V^2＋（X=Cl,Br）中配体SO耦合对EPR参量的贡献

用双自旋－轨道耦合系数模型研究了晶体ＣｓＭｇＣｌ３和ＣｓＭｇＢｒ３中掺杂Ｖ２＋离子的ＥＰＲｇ因子和零场分裂Ｄ。计算中，用半经验方法确定了分子轨道系数。研究表明，对Ｂｒ－这类有强共价性和大ＳＯ耦合系数的配体，其ＳＯ耦合作用对络合物ＥＰＲ参量的贡献不可忽略。     

Ni2+掺杂到氟化物钙钛矿中的局域结构畸变和基态分裂的理论研究

基于双自旋轨道耦合系数模型并结合完全能量矩阵的方法,研究了AMF₃(A=K, Rb; M=Zn, Cd, Ca):Ni²⁺和K₂ZnF₄:Ni²⁺体系中Ni²⁺的基态分裂和局域结构． 通过模拟光谱和电子顺磁共振(EPR)谱,结果显示在研究氟化物络合分子的能级精细结构和局域结构畸变时,配体F^-对体系的自旋轨道耦合机理的影响不可忽略,同时讨论了EPR参量随夹角、自选轨道耦合、平均参量以及偏离参量的变化规律.     

Ni~(2+):CsMgCl_3的光学吸收谱和EPR的研究

应用三角晶场中d2 (d8)电子组态包括静电相互作用和自旋 轨道耦合作用的强场能量矩阵 ,采用完全对角化方法 ,精确地计算了具有D3d 对称的Ni2 + :CsMgCl3 的光学吸收谱和EPR谱。理论结果与实验值符合得很好。     

Ni~(2+):LiNbO_3的光学吸收谱和EPR的研究

应用三角晶场中d2 (d8)电子组态的包括静电相互作用和自旋 轨道耦合相互作用的强场能量矩阵 ,采用完全对角化方法 ,精确地计算了具有C3V 对称的Ni2 +:LiNbO3 的光学吸收谱和EPR谱。理论结果与实验值符合得很好     

ZnS:Co2+和CdTe:Co2+中配体对g因子的贡献

采用双自旋-轨道耦合模型和分子轨道研究了Co²⁺离子在Ⅱ-Ⅵ半磁半导体ZnS和CdTe中的EPR g因子.计算表明,配体Te有大的SO耦合作用和强的共价性,其对g因子有较大的贡献.     

三角对称晶场中4A2(3d3)态离子EPR参量的SS和SOO机制

考虑了在以前工作中被忽略的自旋与自旋 (Spin spin(SS) )磁相互作用以及一个电子自旋与另外电子轨道 (Spin other orbit (SOO) )之间的磁相互作用 ,用VisualBasic6.0设计了新的CDM/EPR计算程序 .该程序不仅能计算 4 A2 (3d3)态离子在晶体中的EPR参量 ,而且能计算体系的光谱精细结构 .利用该程序研究了红宝石晶体与绿宝石晶体的EPR参量与光谱精细结构 ,理论与实验符合甚好 .在此基础上 ,研究了SS与SOO磁相互作用对EPR参量及其光谱的贡献 .发现在磁相互作用的三个部分中 ,EPR参量的主要来源是旋 轨 (Spin orbit (SO) )耦合相互作用 ;SS磁相互作用对零场分裂 (Zero fieldsplitting(ZFS) )参量D具有重要贡献 ,在研究中不能被忽略 ,而SOO磁相互作用对ZFS参量D的贡献较小 ;SS与SOO磁相互作用对Zeemang因子以及光谱的贡献甚微     

NH4I:Cu2+(Ⅱ4)的混合基态EPR g因子的研究

考虑到NH4I:Cu2+(Ⅱ4)晶体中,Cu2+离子替代NH+4后在第四层邻近体出现一个NH+4空位,以及络离子(CuI6)4-中配体I的价电子有很强的自旋-轨道(SO)耦合相互作用,引进了2B1g态混合进基态2A1g的机制,用双自旋-轨道耦合参数(DSOP)模型和半经验分子轨道法研究了NH4I:Cu2+(Ⅱ4)的EPR g因子.计算结果与实验值符合好,合理地解释了g‖移动Δg‖(=g‖-ge)＞0的疑惑.?     

Al2O3:V3+晶体局域结构及其自旋哈密顿参量研究

提出了解释掺杂离子局域结构畸变的配体平面移动模型,建立了此模型下晶体微观结构与自旋哈密顿参量之间的定量关系.在考虑自旋与自旋、自旋与另一电子轨道和轨道与轨道作用等微小磁相互作用的基础上,采用全组态完全对角化方法,对Al2O3晶体中V3+的局域结构和自旋哈密顿参量进行了系统的研究.结果表明,V3+掺入Al2O3晶体后,上下配体氧平面间距离增大了0.0060 nm.从而成功地解释了Al2O3:V3+晶体的自旋哈密顿参量.在此基础上,研究了三角晶场下3d2离子自旋哈密顿参量的微观起源.研究发现,自旋三重态对自旋哈密顿参量的贡献是主要的,微小磁相互作用对自旋哈密顿参量的贡献只与自旋三重态有关.     

d~3络合物零场分裂的双自旋-轨道耦合参数模型

建立了三角对称d~3络合物零场分裂的双自旋-轨道耦合参数模型,它包括了经典晶场模型的零场分裂公式所忽略的配体贡献D(ζ_p)以及配体与中心离子相互耦合贡献D(ζ_d,ζ_p)的两部份;讨论了在不同的ζ_p,ζ_d及λ_r的情况下D(ζ_p)及D(ζ_d,ζ_p)的相对大小;指出了在ζ_p.及λ_r较大的情况下双自旋-轨道(so)耦合参数模型才能给出合理的结果;作为该模型的应用,计算了VCl_2和VBr_2的零场分裂,验证了D(ζ_p)对VBr_2的零场分裂是不可忽略的,并给出了与实验一致的结果.     

Cr~(3 )∶MgAl_2O_4晶体的基态能级分裂及Jahn-Teller效应

构造了3d3/3d7离子在三角对称晶场中考虑自旋-轨道相互作用,自旋-自旋相互作用和自旋-其它轨道相互作用的120阶微扰哈密顿矩阵.利用完全对角化该矩阵的方法计算了Cr3 ∶MgAl2O4晶体的基态能级、零场分裂参量,理论计算值与实验值相符合.定量研究了自旋二重态对基态能级的贡献,证明该贡献是不可忽略的.定量研究了自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用和自旋-其它轨道相互作用对Cr3 ∶MgAl2O4晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响,发现自旋-轨道和自旋-自旋相互作用对基态能级和零场分裂参量的影响的程度和方式是不同的,自旋-其它轨道相互作用的影响也是不可忽略的.通过理论计算值和实验值的比较,证实了在Cr3 ∶MgAl2O4晶体中Jahn-Teller效应的存在,解释了该晶体的光谱精细结构的成因.     

Cr3+∶MgAl2O4晶体的基态能级分裂及Jahn-Teller效应*

构造了3d3/3d7离子在三角对称晶场中考虑自旋-轨道相互作用,自旋-自旋相互作用和自旋-其它轨道相互作用的120阶微扰哈密顿矩阵.利用完全对角化该矩阵的方法计算了Cr3+∶MgAl2O4晶体的基态能级、零场分裂参量,理论计算值与实验值相符合.定量研究了自旋二重态对基态能级的贡献,证明该贡献是不可忽略的.定量研究了自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用和自旋-其它轨道相互作用对Cr3+∶MgAl2O4晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响,发现自旋-轨道和自旋-自旋相互作用对基态能级和零场分裂参量的影响的程度和方式是不同的,自旋-其它轨道相互作用的影响也是不可忽略的.通过理论计算值和实验值的比较,证实了在Cr3+∶MgAl2O4晶体中Jahn-Teller效应的存在,解释了该晶体的光谱精细结构的成因.     

Ni2+：CsMgCl3晶体的光谱精细结构、零场分裂参量及Jahn-Teller效应

应用不可约张量理论构造了三角对称晶场中3d2/3d8态离子的45阶可完全对角化的微扰哈密顿矩阵,研究了CsNiCl3单晶掺入CsMgCl3晶体后光谱精细结构、晶体结构、零场分裂参量、Jahn-Teller效应以及自旋单重态对Ni2+离子基态能级的影响,理论与实验相符合.研究了自旋-自旋耦合作用和Trees修正对Ni2+:CsMgCl3晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响,发现有五种机理会影响零场分裂参量:(1)自旋-轨道耦合机理;(2)自旋-自旋耦合机理;(3)自旋-轨道与自旋-自旋联合耦合机理;(4)自旋-轨道与Trees修正联合耦合机理,(5)自旋-自旋作用与Trees联合耦合机理.其中自旋-轨道耦合机理是最主要的,其它几种机理也是不可忽略的.     

Ni~(2 )∶CsMgCl_3晶体的光谱精细结构、零场分裂参量及Jahn-Teller效应

应用不可约张量理论构造了三角对称晶场中3d2/3d8态离子的45阶可完全对角化的微扰哈密顿矩阵,研究了CsNiCl3单晶掺入Cs MgCl3晶体后光谱精细结构、晶体结构、零场分裂参量、Jahn-Teller效应以及自旋单重态对Ni2 离子基态能级的影响,理论与实验相符合.研究了自旋-自旋耦合作用和Trees修正对Ni2 :Cs MgCl3晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响,发现有五种机理会影响零场分裂参量:(1)自旋-轨道耦合机理;(2)自旋-自旋耦合机理;(3)自旋-轨道与自旋-自旋联合耦合机理;(4)自旋-轨道与Trees修正联合耦合机理,(5)自旋-自旋作用与Trees联合耦合机理.其中自旋-轨道耦合机理是最主要的,其它几种机理也是不可忽略的.     

Zn2SiO4∶Mn的VUV和UV光谱特性

采用高温固相反应法以硅酸为原料合成了等离子显示用荧光体Zn2 SiO4 ∶Mn ,研究了Zn2 SiO4 ∶Mn的VUV和UV光谱特性 ,表明波长小于 2 0 0nm的部分的基质吸收带主要是氧的 2 p轨道到锌的 3d轨道跃迁产生的 ,波长大于 2 0 0nm的部分的基质吸收带是氧的 2 p轨道到硅的 3p轨道跃迁吸收。在VUV和UV激发下 ,Mn2 +的浓度与发射强度的相关性研究表明 ,在不同区域激发时荧光体的发射强度随着Mn2 +的浓度的变化存在明显不同     

ZnSiF66H2O:Fe2+晶体光谱结构的杨-特勒效应和电子顺磁共振g因子

研究了过渡金属络合物ZnSiF66H2O∶Fe2 晶体光谱结构的杨特勒效应和电子顺磁共振g因子。由单晶的中子衍射方法得到ZnSiF66H2O∶Fe2 的晶体结构,这种结构可以用SiF62-和Zn(H2O) ∶Fe2 两个离子来描述。而局域三角对称的Zn(H2O) ∶Fe2 离子反映了这种晶体的主要光谱性质。利用不可约张量的理论构成了晶体场和自旋轨道相互作用哈密顿矩阵和电子顺磁共振理论公式,求出了晶体ZnSiF66H2O∶Fe2 中Fe2 离子的电子顺磁共振零场分裂参量(D,F-a)及g因子,并研究了低自旋3L态对电子顺磁共振零场分裂参量的贡献是不能忽略的,而对g因子的贡献是非常小的,并理论计算了它的晶体结构,证实了杨特勒效应的存在,理论计算的结果与实验值是相符的。