📄Работа №35550
Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛОВ, ДОПИРОВАННЫХ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ ИОНАМИ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
физика
Объем:
41 листов
Год:
2019
Просмотров:
115
4900
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1 Изотопически чистые примесные кристаллы для квантовой памяти.. 6
1.1 Обзор литературы 6
1.2 Электронный парамагнитный резонанс 10
1.3 Теория кристаллического поля и расчета параметров 10
Глава 2 Описание исследуемых образцов и экспериментальная часть 13
2.1 Экспериментальная техника ЭПР 13
2.2 Методы получения кристаллических образцов 14
Глава 3 Исследование кристалла YVO4, допированного ионами 143Nd3+ и 145Nd3+ 15
3.1 Вид и структура кристаллов YVO4:143Nd3+ и YVO4:145Nd3+ 15
3.2 Характеристика примесных ионов неодима 143Nd3+ и 145Nd3+ 19
3.3 Результаты ЭПР - спектроскопии 20
3.4 Расчет параметров спинового гамильтониана 24
3.5 Расчет параметров кристаллического поля 29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Глава 1 Изотопически чистые примесные кристаллы для квантовой памяти.. 6
1.1 Обзор литературы 6
1.2 Электронный парамагнитный резонанс 10
1.3 Теория кристаллического поля и расчета параметров 10
Глава 2 Описание исследуемых образцов и экспериментальная часть 13
2.1 Экспериментальная техника ЭПР 13
2.2 Методы получения кристаллических образцов 14
Глава 3 Исследование кристалла YVO4, допированного ионами 143Nd3+ и 145Nd3+ 15
3.1 Вид и структура кристаллов YVO4:143Nd3+ и YVO4:145Nd3+ 15
3.2 Характеристика примесных ионов неодима 143Nd3+ и 145Nd3+ 19
3.3 Результаты ЭПР - спектроскопии 20
3.4 Расчет параметров спинового гамильтониана 24
3.5 Расчет параметров кристаллического поля 29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
📖 Введение
В настоящее время активно исследуются возможности передачи и обработки квантовой информации. Также существует необходимость хранить квантовую информацию, поскольку необходимость обработки может возникнуть спустя конечный временной промежуток, а не сразу же после передачи. Для этого нужно создать подходящую квантовую память, с помощью которой осуществлялось бы хранение квантовой информации в течение времени, достаточного для проведения операций по обработке этой информации [1]. Идея реализации квантовой памяти заключается в переносе квантового состояния электромагнитного излучения на пару конечных состояний системы атомов в веществе. В связи с этим, необходимо найти подходящие материалы для создания квантовой памяти, которые бы обладали следующими свойствами:
1) Большая оптическая плотность
2) Большое время фазовой релаксации
3) Низкие значения однородного и неоднородного уширений резонансных переходов
Материалами, обладающими вышеперечисленными свойствами, являются диэлектрические кристаллы ортосиликата иттрия Y2SiO5 (YSO) и ортованадата иттрия YVO4 (YVO), а также ортосиликата скандия Sc2SiO5 (SSO), допированные редкоземельными ионами группы лантана: Nd3+, Yb3+ [2], [3]. Исследования данных кристаллов проводилась уже с 1960ых годов, поскольку данные кристаллы, допированные редкоземельными ионами нашли активное применение в лазерной оптике и смежных областях [4]-[6]. Для того, чтобы использовать данные кристаллы в качестве квантовой памяти, необходимо обеспечить наличие вышеперечисленных свойств. Этого можно достичь с помощью использования изотопически чистых редкоземельных примесей и изотопических чистых кристаллических матриц.
В этом заключается новизна исследовательской работы, так как исследования кристаллов YVO, допированных редкоземельными изотопически чистыми примесями почти не проводились.
С учетом того, что примесные ионы являются парамагнитными, и образуют парамагнитные центры в кристаллах, то методом исследования кристаллов был выбран метод электронного парамагнитного резонанса, который позволяет получить информацию о структуре взаимодействий примесного центра с его окружением в кристалле, а также о процессах протекающих непосредственно в парамагнитном центре.
Цель работы: исследовать угловые зависимости линий электронного парамагнитного резонанса для кристаллов YVO4:143Nd3+, YVO4:145Nd3+. Вычислить параметры кристаллического поля для парамагнитных центров ионов неодима, допированных в эти кристаллы.
Задачи:
1) Провести измерения спектров ЭПР для YVO4:143Nd3+(0.005%), YVO4:145Nd3+(0.005%) в зависимости от угла поворота монокристалла относительно внешнего магнитного поля в кристаллографических плоскостях (ab, ac и bc - плоскостях).
2) Построить зависимости резонансного поля для линий ЭПР от угла поворота образца (угловые зависимости) на основе полученных спектров ЭПР и описать их, используя теорию эффективного спинового гамильтониана, получить параметры спинового гамильтониана: g-тензор, А-тензор сверхтонкой структуры.
3) Используя полученные параметры спинового гамильтониана и литературные данные по штарковскому расщеплению, вычислить параметры кристаллического поля для примесных ионов в кристаллах YVO.
4) Сравнить полученные результаты с опубликованными в литературе.
Структура диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, трёх глав, заключения и списка использованных источников. Общий объем диссертации составляет 41 страницы, включая 10 рисунков и 6 таблиц. Список использованной литературы содержит 31 источник.
Основное содержание работы
Во введении обоснована актуальность и новизна проведенных исследований. Сформулированы цели и задачи работы. Представлен общий вид магистерской диссертации.
В главе 1 диссертации приведен обзор литературы, описаны структуры кристаллов и их свойства, представлены результаты различных исследований парамагнитных центров в этих кристаллах с помощью оптических и радиоспектроскопических методов.
Глава 2 содержит в себе описание методов роста образцов и методов исследования образцов.
В главе 3 представлен анализ результатов исследований, а также проведено сравнение с результатами других исследований данных кристаллов.
Заключение состоит из подведения итогов работы и выводов.
1) Большая оптическая плотность
2) Большое время фазовой релаксации
3) Низкие значения однородного и неоднородного уширений резонансных переходов
Материалами, обладающими вышеперечисленными свойствами, являются диэлектрические кристаллы ортосиликата иттрия Y2SiO5 (YSO) и ортованадата иттрия YVO4 (YVO), а также ортосиликата скандия Sc2SiO5 (SSO), допированные редкоземельными ионами группы лантана: Nd3+, Yb3+ [2], [3]. Исследования данных кристаллов проводилась уже с 1960ых годов, поскольку данные кристаллы, допированные редкоземельными ионами нашли активное применение в лазерной оптике и смежных областях [4]-[6]. Для того, чтобы использовать данные кристаллы в качестве квантовой памяти, необходимо обеспечить наличие вышеперечисленных свойств. Этого можно достичь с помощью использования изотопически чистых редкоземельных примесей и изотопических чистых кристаллических матриц.
В этом заключается новизна исследовательской работы, так как исследования кристаллов YVO, допированных редкоземельными изотопически чистыми примесями почти не проводились.
С учетом того, что примесные ионы являются парамагнитными, и образуют парамагнитные центры в кристаллах, то методом исследования кристаллов был выбран метод электронного парамагнитного резонанса, который позволяет получить информацию о структуре взаимодействий примесного центра с его окружением в кристалле, а также о процессах протекающих непосредственно в парамагнитном центре.
Цель работы: исследовать угловые зависимости линий электронного парамагнитного резонанса для кристаллов YVO4:143Nd3+, YVO4:145Nd3+. Вычислить параметры кристаллического поля для парамагнитных центров ионов неодима, допированных в эти кристаллы.
Задачи:
1) Провести измерения спектров ЭПР для YVO4:143Nd3+(0.005%), YVO4:145Nd3+(0.005%) в зависимости от угла поворота монокристалла относительно внешнего магнитного поля в кристаллографических плоскостях (ab, ac и bc - плоскостях).
2) Построить зависимости резонансного поля для линий ЭПР от угла поворота образца (угловые зависимости) на основе полученных спектров ЭПР и описать их, используя теорию эффективного спинового гамильтониана, получить параметры спинового гамильтониана: g-тензор, А-тензор сверхтонкой структуры.
3) Используя полученные параметры спинового гамильтониана и литературные данные по штарковскому расщеплению, вычислить параметры кристаллического поля для примесных ионов в кристаллах YVO.
4) Сравнить полученные результаты с опубликованными в литературе.
Структура диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, трёх глав, заключения и списка использованных источников. Общий объем диссертации составляет 41 страницы, включая 10 рисунков и 6 таблиц. Список использованной литературы содержит 31 источник.
Основное содержание работы
Во введении обоснована актуальность и новизна проведенных исследований. Сформулированы цели и задачи работы. Представлен общий вид магистерской диссертации.
В главе 1 диссертации приведен обзор литературы, описаны структуры кристаллов и их свойства, представлены результаты различных исследований парамагнитных центров в этих кристаллах с помощью оптических и радиоспектроскопических методов.
Глава 2 содержит в себе описание методов роста образцов и методов исследования образцов.
В главе 3 представлен анализ результатов исследований, а также проведено сравнение с результатами других исследований данных кристаллов.
Заключение состоит из подведения итогов работы и выводов.
✅ Заключение
В ходе выполнения работы в рамках магистерской диссертации были получены следующие результаты:
1) Измерены спектры ЭПР для изотопически чистых примесных кристаллов 143/145Nd3+:YVO4 (0.005% ат.)
2) Получены значения g-тензора и тензора сверхтонкого взаимодействия А
3) Получены параметры кристаллического поля для иона неодима в кристалле YVO4
Результаты работы представлялись на различных конференции и опубликованы в публикациях:
1) Ликеров Р.Ф. Исследование YVO4, допированного редкоземельными ионами 143Nd3+ и 145Nd3+ методом ЭПР // Сборник научных статей Казанского Федерального Университета 2018 года: по результатам Конкурса на лучшую научную работу студентов Казанского федерального университета 2018 года./Казань: Изд-во Казан. ун-та,
2018. - 186с.
2) R.F. Likerov, I. V. Yatsyk, R.M. Eremina, Yu. D. Zavartsev, A. S. Kutovoi Investigation of YVO4 monocrystals doped by 143Nd3+ and 145Nd3+ rare earth ions by EPR and crystal-field parameters calculations // Actual problems of magnetic resonance and its application: program, lecture notes, proceedings of the XX International Youth Scientific School (Kazan 24-29 September 2018)/ edited by M.S. Tagirov, V.A. Zhikharev. - Kazan: Kazan University Press, 2018. - 124pp.
3) R.F. Likerov, V.F. Tarasov, R.M. Eremina, I.V. Yatsyk, T.P. Gavrilova, A.V. Shestakov, K.B. Konov, Yu. D. Zavartsev, S. A. Kutovoi, V.A. Shustov Investigation of neodymium doped YVO4 by EPR method // 15th
International School-Conference Magnetic Resonance and its Applications: abstracts / Saint Petersburg State University, 2018. - 280pp.
4) R.F. Likerov, V.F. Tarasov, A.A. Sukhanov, R.M. Eremina, K.B. Konov,
I. V. Yatsyk, A.V. Shestakov, Yu. D. Zavartsev, S.A. Kutovoi Investigation of neodymium doped YVO4 by EPR method // Opt.Mat. - 2018. - v.85. - pp. 414-417.
5) A.A. Sukhanov, R.F. Likerov, R.M. Eremina, I.V. Yatsyk, T.P. Gavrilova, V.F. Tarasov, Yu. D. Zavartsev, S. A. Kutovoi Crystal environment of impurity Nd3+ ion in yttrium and scandium orthosilicate crystals // J. Magn. Res. - 2018. - v. 295. - pp. 12-16
1) Измерены спектры ЭПР для изотопически чистых примесных кристаллов 143/145Nd3+:YVO4 (0.005% ат.)
2) Получены значения g-тензора и тензора сверхтонкого взаимодействия А
3) Получены параметры кристаллического поля для иона неодима в кристалле YVO4
Результаты работы представлялись на различных конференции и опубликованы в публикациях:
1) Ликеров Р.Ф. Исследование YVO4, допированного редкоземельными ионами 143Nd3+ и 145Nd3+ методом ЭПР // Сборник научных статей Казанского Федерального Университета 2018 года: по результатам Конкурса на лучшую научную работу студентов Казанского федерального университета 2018 года./Казань: Изд-во Казан. ун-та,
2018. - 186с.
2) R.F. Likerov, I. V. Yatsyk, R.M. Eremina, Yu. D. Zavartsev, A. S. Kutovoi Investigation of YVO4 monocrystals doped by 143Nd3+ and 145Nd3+ rare earth ions by EPR and crystal-field parameters calculations // Actual problems of magnetic resonance and its application: program, lecture notes, proceedings of the XX International Youth Scientific School (Kazan 24-29 September 2018)/ edited by M.S. Tagirov, V.A. Zhikharev. - Kazan: Kazan University Press, 2018. - 124pp.
3) R.F. Likerov, V.F. Tarasov, R.M. Eremina, I.V. Yatsyk, T.P. Gavrilova, A.V. Shestakov, K.B. Konov, Yu. D. Zavartsev, S. A. Kutovoi, V.A. Shustov Investigation of neodymium doped YVO4 by EPR method // 15th
International School-Conference Magnetic Resonance and its Applications: abstracts / Saint Petersburg State University, 2018. - 280pp.
4) R.F. Likerov, V.F. Tarasov, A.A. Sukhanov, R.M. Eremina, K.B. Konov,
I. V. Yatsyk, A.V. Shestakov, Yu. D. Zavartsev, S.A. Kutovoi Investigation of neodymium doped YVO4 by EPR method // Opt.Mat. - 2018. - v.85. - pp. 414-417.
5) A.A. Sukhanov, R.F. Likerov, R.M. Eremina, I.V. Yatsyk, T.P. Gavrilova, V.F. Tarasov, Yu. D. Zavartsev, S. A. Kutovoi Crystal environment of impurity Nd3+ ion in yttrium and scandium orthosilicate crystals // J. Magn. Res. - 2018. - v. 295. - pp. 12-16
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.