Кристаллофизика ZnSeO4 6H2 O Аль-Суфи Абдул Раззак

Введение к работе

Актуальность темы. Развитие отраслей науки и техники, использующих монокристаллы, повысило практический интерес к исследованию физических свойств как чистых, так и кристаллов, содержащих в своем составе изоморфные примеси. Внедрение в кристаллическую решетку примесного атома всегда стимулирует образование дефекта в месте его локализации. Это последнее приводит к увеличению разнообразия физических свойств кристаллов. Возможность же искусственно изменять природу и число примесных атомов позволяет в известной степени управлять этими свойствами. В связи с этим проблема изучения разнообразных несовершенств кристаллов является важной.

Наряду с рядом физических методов исследования, дающих сведения о макроскопических свойствах кристалла,особоє место занимают, спектроскопические методы, позволяющие получать ценную микроскопическую информацию об искажении структуры в месте локализации примесных атомов, о характере распределения этих последних в объеме макрокристалла, о природе взаимодействия примесных атомов с их окружением и т.д. Одним из таких спектроскопических методов, широко используемых в физике и химии твердого тела, является электронный парамагнитный резонанс (ЗІІР). С момента его открытия (1944 г.) изучению различных парамагнитных центров в разнообразных матрицах - кристаллах, стеклах, жидкостях - посвящено огромное число как экспериментальных, так и теоретических исследований. К настоящему времени уже выработалось представление об общих закономерностях образования различных дефектных центров, их природе, возможных модзлях и т.п. Тем не менее ряд вопросов еще изучен недостаточно и в силу этого еще не всегда возможно заранее предсказать физические свойства активированного кристалла. Последнее справедливо для низкосимметрических кристаллов, а также и для некоторых высокосиммегричных, в которых локальные пефектные центры имеют низкую симметрию.

Монокристаллы ZnSeO^b^O благодаря особенностям своей :труктуры являются хорошими модельными кристаллами. Будучи высокосимметричными, они содержат большое число однотипных ло-

кальных центров низкой симметрии, изолированных друг от друга. Последнее, с одной стороны, обуславливает сложность их спектроскопических свойств, а с другой - позволяет изучать свойства локальных центров практически без учета влияния соседних группировок.

Выбор в качестве объекта исследования именно ^nSeQ^'SHjO, кроме отмеченных выше проблем, определялся также и слабой его изученностью и особенностью изоморфного вхождения элементов переходных групп, в том числе с целью более детального изучения обнаруженного эффекта селективного распределения некоторых парамагнитных ионов (Си²*) в структуре кристалла. Немаловажным обстоятельством при выборе объекта исследования играли и сравнительно простые условия выращивания кристаллов достаточно крупных размеров, обладающих хорошей огранкой.

Цель работы заключалась в экспериментальном исследовании структуры и свойств приыесных ионов марганца и меди, замещающих ионы цинка в искаженных октаэдрических позициях в кристаллогидрате НпЬеіХ-бНгО . Реализация этих исследований обеспечивалась следующими экспериментальными работами:

1. - синтезом кристаллов Еп-ЗеО^-бг^О , легированных примесными ионами Мп?^{+ и} Сц^⁺ ;

2. - проведением морфологического, рентгенографического и кристаллооптического контроля синтезированных кристаллов;

3. - исследованием и описанием спектров ЭПР примесных ионов Си}* и Мп²⁺ в кристаллах 2пЬе.0ц- ЬН^О ;

4. - проведением специальных Э11Р-экспериментов для выяснения особенностей селективного распределения примесных ионов Си в различных зонах кристалла Zn 5^0^- 6Н2О ;

5. - изучением оптических спектров поглощения Cu^z* в монокристаллах 2п.Ье.О_ц - бНгО і

6. - исследованием процессов спин-решеточной релаксации ионов Cu²⁺ в кристаллах Zrt 5е0₄- 6Н2О .

Научная новизна проведенных исследований.

7. Впервые исследован и описан спектр ЭПР примесных ионов Мп²⁺ в кристаллах ZilSeQ/bV^O и проведена оценка степени их ковалентности.

8. Проведены детальные исследования угловой зависимости спектра ЭПР приыесных ионоь Си. ⁺ в кристаллах гексзгидрята селената цинка. 4

3. Выполнены специальные ЭПР-эксперимвнты для выявления характера распределения примесных Си²⁺ — ионов в различных зонах кристалла Еп5е0^-6Н₂0 .

4. Впервые изучен оптический спектр поглощения ионов- в монокристалле ZriSeQ,- 6Н2О

5. Впервые исследованы процессы спин-решеточной релаксации ионов Си²⁺ в кристаллах ZrtSeO^' 6Н2О

Практическая значимость результатов исследования состоит в том, что полученный новый экспериментальный материал по спектроскопии комплексов марганца и меди, представляет интерес для физики и химии твердого тела.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. ЭПР примесных ионов Мп.2⁺ и оценка ковалентности химической связи в гексагидрате селената цинка.

2. ЭПР и спин-решеточная релаксация ионов Си в кристаллах nSeQ,-6H₂ О . ₂₊

3. Особенности распределения примесных LU -ионов в кристаллах ІпЬ&Оц-бИ^О

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научных семинарах лаборатории "Физика минералов и их аналогов" и итоговых научных конференциях Казанского университета 1990-92 гг. По теме диссертации подано в печать 3 работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, эанлючения и списка цитируемой литературы из 90 наименований. Объем работы 123 страницы машинописного текста, включая 39 рисунков и 24 таблицы.