ZnS∶Mn2+与ZnS∶Fe3+体系的基态零场分裂理论研究

在ZnS晶体中掺入Mn2 + 或Fe3 + 离子的EPR谱已得到了广泛的研究 .然而 ,理论结果显示其EPR零场分裂的计算值远小于实验观察值 ,这一理论与实验的矛盾至今仍未得到满意的解决 .假定在四面体ZnS中 ,S原子在成键时采取了sp3 杂化轨道的形式 ,从而使S离子显示出正的有效电荷 .从这一观点出发 ,通过对角化三角场中的微扰能量矩阵 ,使得ZnS∶Mn2 + 和ZnS∶Fe3 + 体系的EPR零场分裂参量α ,D和 (a -F)的实验值都能得到满意的解释. The EPR spectra of Mn 2+ and Fe 3+ ions in ZnS∶Mn 2+ and ZnS∶Fe 3+ systems have been extensively studied. However, the theoretical results show that the calculation values of the zero-field splitting are always much less than those of the experimental findings. Up to now, this difficulty has not yet been satisfactorily removed. In present paper, we assume that the sulfur ion has a sp 3 hybrid configuration in tetrahedral ZnS, so that the sulfur ion displays a positive...     

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SiF2-6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。     

YAG:Mn2+的EPR谱的理论解释

本文利用SCF-d轨道理论,采用d⁵离子低对称场下的高阶微扰零场分裂公式,对YAG:Mn²⁺的零场分裂进行了理论计算,得到了与实验相符合的理论结果.从而解决了多年来YAG:Mn²⁺的EPR谱中理论与实验不符的困难.     

ZnO晶体中Mn2+与Fe3+杂质中心的缺陷结构研究

用建立在强场图像和自旋轨道耦合机理的高阶微扰公式研究了ZnO晶体中Mn2+和Fe3+杂质中心的零场分裂.研究发现:Mn2+和Fe3+离子不能占据准确的Zn2+位置,而是沿c3轴方向各自位移一段距离ΔR.这些位移及与此相关的缺陷结构也为Newman叠加模型所证实 关键词： 零场分裂 ZnO晶体 晶格畸变 叠加模型     

GeFe2O4晶体的基态能级和零场分裂参量

GeFe2O4是一种单晶化合物,考虑到由3个〈111〉方向之一的一个轴,从一个中心位置到另一个中心位置之间,以Fe2+离子为中心离子和O2-为配体构成了三角(C3v)对称体系.利用不可约张量理论,建立了3d4/3d6离子三角(C3v)对称的晶体场和自旋相互作用哈密顿矩阵,因此,由完全对角化的晶体场和自旋-轨道相互作用哈密顿矩阵和电子顺磁共振理论公式求出单晶GeFe2O4中Fe2+离子的电子顺磁共振零场分裂参量D和F-a.并研究了自旋三重态对电子顺磁共振(EPR)零场分裂的贡献.结果显示自旋三重态对基态零场分裂的贡献是较强的,理论计算结果与实验值相符.     

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.     

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.     

ZnS:Mn2+常压吸收谱与高压移位的理论研究

迄今对ZnS:Mn2+五个吸收谱带归属意见不一.本文采用晶场理论与晶场光谱压力移位理论对ZnS:Mn2+的常压光谱、高压移位作了统一的理论计算和分析;计算结果与实验满意地符合,并对长期以来未能归属的第四,五两带作出了正确的归属.结果表明用一般的晶场理论框架不能解释第三、四带的常压谱值,本文用共价效应对第三、四带作出了令人满意的计算与解释.     

ZnS:Cr2+中局域晶格结构和自旋单态对零场分裂参量的贡献

在统一配体场耦合图像的基础上,构造了d⁴电子组态过渡金属离子在强场图像下包括所有自旋状态的210×210维完全能量矩阵.通过对角化完全能量矩阵,研究了Cr²⁺掺杂ZnS的局域晶格结构和Jahn-Teller能.理论计算结果与实验值符合非常好.同时,还研究了Cr²⁺掺杂ZnS后体系自旋单态对零场分裂参量的贡献.结果表明:自旋单态对二阶零场分裂参量D的贡献可以忽略,但是对于四阶零场分裂参量a和F的贡献却 关键词： 2+')" href="#">ZnS:Cr²⁺ 统一配体场耦合 自旋单态 Jahn-Teller能     

ZnSe∶Fe~(2+)中的动态Jahn-Teller效应和远红外光谱的研究

推导了 3d4 / 3d6离子基态 5D在立方晶体场、自旋 轨道耦合和动态Jahn Teller效应作用下的哈密顿矩阵 ,并用对角化该哈密顿矩阵的方法研究了Fe2 + 在ZnSe中的远红外光谱 ,理论计算与实验符合得好 .研究表明 ,在ZnSe∶Fe2 + 中 ,比晶体场理论分析多出的分裂谱线是Fe2 + 与ZnSe晶格间的动态Jahn Teller效应引起的 .还预测了其它Jahn Teller效应分裂谱 .所推导的哈密顿矩阵对研究 3d4 / 3d6离子在立方晶体中的精细光谱、电子顺磁共振谱和动态Jahn Teller分裂都是有用的 .     

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°.     

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。     

LiNbO3∶Fe3+晶体的光谱精细结构、零场分裂参量及Jahn-Teller效应

应用不可约张量方法和群的理论构造了三角对称晶场中3d5组态离子的252阶可完全对角化的微扰哈密顿矩阵,利用该矩阵计算了LiNbO3∶Fe3+晶体的光谱精细结构、零场分裂、晶体结构、Jahn-Teller(J-T)效应,其理论计算值与实验值相符合,并研究了自旋四重态、自旋二重态分别对基态能级的影响,证明了自旋四重态对基态能级的贡献是主要的,自旋二重态对基态能级的贡献虽很小,但却是不可忽略的.在此基础上,进一步研究了自旋-轨道耦合作用、自旋-自旋耦合作用对LiNbO3∶Fe3+晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响,发现自旋-轨道耦合作用是最主要的,自旋-自旋耦合作用也是不可忽略的. 研究表明,该种物质的四重态光谱结构中含有J-T效应. 其产生原因是自旋-轨道耦合及三角畸变的共同作用的结果,两者缺一不可.     

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.     

ZnS掺Mn2+电子结构和光学性质的第一性原理计算

在广义梯度近似下,利用平面波赝势对ZnS(闪锌矿, F-43m)和Mn2+掺杂的ZnS超晶胞的电子态密度、原子间电子云重叠布局数和光学性质等进行了自恰计算。自旋极化的计算结果显示,掺入Mn2+离子后态密度整体向低能方向移动,在禁带中出现了由Mn 3d、Zn3d与S 3p组成的新态。电子云重叠布局分析了掺杂前后价键性质的变化,解释了磁性离子Mn2+导致Zn和S出现不对称的自旋向上和自旋向下态的机理。复介电系数谱图向高能方向迁移,并且在0到2.7eV范围内出现一个新的尖峰,利用晶体场理论和态密度,对改介电峰进行了指认,为研究此类材料光学性质提供了一定理论依据。     

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.     

ZnS:Co2+晶体顺磁g因子的理论研究

提出了一个计算二元半导体中过渡金属(TM)离子顺磁g因子的共价模型,并用以计算了ZnS:Co²⁺晶体的g因子,计算值与实验值吻合很好,从而解决了用经典方法得到的g因子值与实验值相比偏小的问题.同时,通过对ZnS:Co²⁺晶体晶场光谱和顺磁g因子的分析,本文建议,在ZnS:Co²⁺晶体中,Co²⁺离子的t_2g电子和e_g电子部分处于反键轨道部分处于成健轨道.     

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     

光谱法研究Fe3+/Fe2+离子对CS-Fe3O4@ZnS∶Mn/ZnS磁性荧光复合纳米粒子与牛血清白蛋白相互作用的影响

采用光谱法研究了Fe~(3+)/Fe~(2+)离子对CS-Fe_3O_4@ZnS∶Mn/ZnS磁性荧光复合纳米粒子(MFNPs)与牛血清白蛋白(BSA)相互作用的影响.研究结果表明,CS-Fe_3O_4@ZnS∶Mn/ZnS MFNPs对BSA具有荧光猝灭作用,在有Fe~(3+)/Fe~(2+)离子存在时,猝灭作用进一步加强.对猝灭曲线进行分析,确定Fe~(3+)/Fe~(2+)离子对CS-Fe_3O_4@ZnS∶Mn/ZnS MFNPs的猝灭为生成复合物引起的静态猝灭,对BSA的猝灭是由碰撞引起的动态猝灭,在有Fe~(3+)/Fe~(2+)离子存在时,一方面,CS-Fe_3O_4@ZnS∶Mn/ZnS MFNPs通过静电作用与BSA结合形成CS-Fe_3O_4@ZnS∶Mn/ZnS MFNPs-BSA复合物,BSA分子结构发生改变,BSA荧光强度降低;另一方面,Fe~(3+)/Fe~(2+)离子以动态猝灭的方式作用于BSA,Fe~(3+)/Fe~(2+)离子与CSFe_3O_4@ZnS∶Mn/ZnS MFNPs共同作用于BSA,BSA分子结构遭到进一步破坏,荧光猝灭更剧烈.紫外辐射条件下,相互作用进一步加强.     

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.