Введение к работе
Актуальность темы исследования. Одно из приоритетных иест среди исследований спектрально-люминесцентных свойств конденсированных сред, активированных ионами редкоземельных элементов и группы железа, занимает проблема изучения безызлучательных переходов (БП). Повышенное внимание к процессам БП определяется целым рядом факторов, в частности, тем, что именно БП определяют в значительной мере степень пригодности того или иного кристалла для его использования в качестве активного лазерного элемента. В настоящее время теория БП представляет собой раздел теории твердого тела (а также теории молекул), которому посвящено множество монографий и обзорных статей. Результатом многолетних исследований в этой области явилось создание большого количества теоретических, эмпирических и полуэмпирических способов расчета вероятностей БП. Гем не менее точность расчетоь вероятностей БП оказывается в общем случае недостаточно высокой, и при этом необходимо проведение громоздких вычислений.
В связи с этим целью данной работы ставилось построение модели БП, позволяющей дать простую и наглядную интерпретацию БП, последующая апробация модели на примере примесных центров, образованных Зсі-ионами в кристаллах, и, кроме того, развитие существующих методик расчета вероятностей ВП для ЗЗ-ионов в октаэдрическом окружении.
Научная новизна работы заключается в применении модели обменных зарядов теории кристаллического шля к расчету
_4-спектров ниэкосинметричных примесных центров, образованных ионами группы железа, в установлении взаимосвязи между процессами БП и расположением лигандов.
При этом впервые: 1.Модель" обменных зарядов применена к расчету спектров низкосимметричных центров, образованных ионом Сг4+. 2.На примере тетраздрически и октаздрически координированного иона Сг4+ рассчитаны конфигураций лягаядов, приводяще к пересечению термов примесного иона-(ПИ).
3. Построены диаграммы расщеплений термов ПИ в
низкосиыиетричных полях, являющиеся аналогами диаграмм
Яанабе-Сугаго для за-ионов в кубическом поле.'
4. Широкополосные спектры ионов.группы хелеза в кристаллах
объяснены как следствие модуляции чисто электронных
состояний колебаниями лигандов.
5.Предложена однопараметрическая модель, пересечения уровней, согласно которой БП происходит в to-окрестности точки пересечения энергетических термов ПИ (Ьш-энергия колебательного кванта).
6.Получены уточненные выражения для вероятностей БП между произвольной парой уровней Зй-иона в октаэдрическом окружении в линейном приближении электронно-колебательного взаимодействия (ЭКВ).
Научно-практическое значение работы.
Полученные диаграммы зависимости относительного расположения энергетических термов ПИ от степени деформации октаэдрического и тетраэдрического комплексов могут быть
-5-использоваш для анализа и интерпретации спектров иона Сг в низкосимметричных кристаллических полях. Предложенная методика построения энергетических диаграмм без существенных изменений может быть перенесена на случай других За>ионов. Сформулированная модель пересечения уровней допускает наглядную интерпретацию процессов БП, а применение аналитических выражений для расчета вероятностей БП в,рамках этой модели не требует громоздких вычислений. На примере кристалла АІ203:Сг3+ проведен последовательный расчет вероятностей БП Сг3+ в октаэдрическом окружении в линейном приближении электронно-колебательного взаимодействия.
На защиту выносятся следующие основные положения: 1.Энергетические диаграммы Сг в тетраэдрическом и октаэдрическом окружении в зависимости от деформации комплекса.
2.Линейные аппроксимации зависимости энергии термов Сг4+ от величины смещений лигандов для всех нормальных колебаний октаэдрического и тетраэдрического комплексов.' 3.Параметры кристаллического поля, действующего на оптические электроны тетраэдрически и октаэдрически координированного иона Сг при различных положениях, лигандов.
4. Модель пересечения уровней в теории БП, аналитические выражения для определения вероятности БП при произвольной температуре и произвольном числе колебательных степеней свободы.
5.Методика последовательного расчета вероятностей БП в октаэдрических .центрах в линейном приближении ЭКВ (на
примере AloOg: Сг3'1') с разложением локальных колебаний лигандов го колебаниям ионов кристаллической - решетки, уточнения в ухе существующие в литературе расчетные формулы.
Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, четырех приложений, списка цитированной литературы, содержащего 73 наименования. Работа содержит 133 страницы машинописного текста, в том числе 7 рисунков и 12 таблиц.
