Орторомбические Центры Редкоземельных S-Ионов В Кристаллах Лютеций-Алюминиевого Граната

Abstract

ВведениеЭмпирическая суперпозиционная модель для основно-го состояния парамагнитного иона в кристалле, пред-ложенная авторами [1,2], и ее версия для редкоземель-ных S-ионов [3,4] были разработаны с целью связать величины параметров начального расщепления основ-ного состояния (тонкой структуры спектра ЭПР) с координатами ближайшего окружения и, следовательно, оценить релаксацию этого окружения вследствие замены иона. В работах [5][6][7] показано, что наиболее сильно на искажения окружения откликаются компоненты тензора тонкой структуры второго ранга.У парамагнитных центров S-ионов с осевой симмет-рией (C 3 , C 4 , S 4 , C 6 ) указанный тензор имеет одну компоненту, что позволяет в версии [3] лишь оценить внутренний параметр модели, учитывающий эффекты обмена парамагнитный ион-лиганд, предполагая при этом отсутствие релаксации окружения.В случае центров орторомбической симметрии (на-пример, ионы Eu 2+ и Gd 3+ в кристаллах со струк-турой граната [8][9][10][11][12]) тензор тонкой структуры вто-рого ранга имеет две компоненты, что дает принци-пиальную возможность сделать некоторые заключения о релаксации лигандного окружения. Можно ожидать, что такой анализ будет успешным при наличии па-раметров тонкой структуры S-ионов в ряду кристал-лов со структурой граната. Образцы и методика измеренийМонокристаллы Lu 3 Al 5 O 12 были выращены верти-кальным методом Бриджмена в молибденовом тигле с использованием чистых (99.99%) исходных оксидов

Cверхтонкая структура в ЭПР изотопов -=SUP=-151-=/SUP=-Eu-=SUP=-2+-=/SUP=- и -=SUP=-153-=/SUP=-Eu-=SUP=-2+-=/SUP=- в лютеций-алюминиевом гранате

“…Измерения проводились на спектрометре трехсантиметрового диапазона EMX Plus Bruker в интервале температур 120−300 K [2]. Начальное ориентирование образца производилось по спектру тригональных центров Mo 3+ , исследованных авторами [4], финальноес учетом угловых зависимостей положений переходов ромбических центров Gd 3+ .…”

“…В работах [1,2] был исследован электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) высокоспиновых (S = 7/2) ромбических (D 2 ) центров Eu 2+ в иттрий-алюминиевом (Y 3 Al 5 O 12 ) и лютеций-алюминиевом (Lu 3 Al 5 O 12 ) гранатах, легированных ионами европия с естественным содержанием изотопов (распространенность 151 Eu -48%, 153 Eu -52%, ядерные спины обоих I = 5/2). В результате были определены параметры тонкой структуры центров Eu 2+ в указанных кристаллах в системе координат, однозначно связанной с кристаллографическими направлениями.…”

“…В магнитном резонансе наблюдаются только шесть магнитнонеэквивалентных центров Eu 2+ (остальные шесть связаны с указанными операцией инверсии), объединяющихся в ориентациях B C 2 , B C 3 , B C 4 (B -индукция магнитного поля, C i -кристаллографические оси) в эквивалентные группы с разным числом участников. Но даже в этих трех ориентациях магнитного поля только несколько сигналов в полях до 250 mT демонстрировали частично разрешенную сверхтонкую структуру (СТС), которая могла быть приписана 151 [2]. Для стабилизации высоких концентраций Eu 2+ в расплав вводилась дополнительная четырехвалентная примесь в виде оксида SiO 2 .…”

“…Для ее описания спиновый гамильтониан ромбической симметрии, использованный для спектров Eu 2+ в гранатах[1,2], был дополнен членами ответственными за СТС…”

Искажение лигандного окружения ионов Gd-=SUP=-3+-=/SUP=- и Eu-=SUP=-2+-=/SUP=- в гранатах: Y-=SUB=-3-=/SUB=-Al-=SUB=-5-=/SUB=-O-=SUB=-12-=/SUB=-, Lu-=SUB=-3-=/SUB=-Al-=SUB=-5-=/SUB=-O-=SUB=-12-=/SUB=-, Y-=SUB=-3-=/SUB=-Ga-=SUB=-5-=/SUB=-O-=SUB=-12-=/SUB=-

“…В работах [9][10][11][12] показано, что наиболее сильно на искажение кубического окружения откликаются компоненты тензора тонкой структуры второго ранга. В связи с этим интересна версия СПМ, предложенная в [4][5] для внутренних параметров только второго ранга редкоземельных S-ионов, 3), отвечающие за электростатическое взаимодействие с лигандами, вычислены в работе [4].…”