Введение………………………………………………………………..…3
Глава 1. Кристалл LiYF4:Се3+. Обзор литературы: уровни энергии 4f электрона
и g-факторы основного дублета иона Ce3+ …………………………………...…....5
1.1 Структура кристалла LiYF4………………………….…….………..……5
1.2 Уровни энергии 4f электрона и g-факторы основного дублета иона
Ce3+ в кристалле LiYF4………….……………….………………………..7
1.3 Несоответствие экспериментальных и рассчитанных в литературе gфакторов основного дублета иона Ce3+ в кристалле
LiYF4………………………………………………………………...……12
Глава 2. Модель расчета уровней энергии 4f электрона и g-факторов основного
дублета иона Ce3+ в кристалле LiYF4……………...….…………...…………..14
2.1 Модель гамильтониана примесного иона Ce3+ …………….………….....14
2.2 Спин-орбитальное взаимодействие…………….………………………....14
2.3 Кристаллическое поле……….…...……………………………………...…15
2.4 Уровни энергии 4f электрона иона Ce3+ в кристалле LiYF4……………..17
2.5 g–факторы основного дублета иона Ce3+в кристалле LiYF4.……..….….22
Глава 3. Вычисление уровней энергии 4f электрона и g-факторов иона Ce3+ в
кристалле LiYF4 и сравнение с экспериментом.……………………………...…..26
Заключение………………………………………………………………………….30
Список литературы
Многие диэлектрические кристаллы, допированные ионами редкоземельных элементов, являются рабочими элементами твердотельных лазеров и широко применяются в технике. Например, кристалл LiYF4, допированный ионами редкоземельных элементов, находит применения в датчиках, ультрафиолетовых (УФ) лазерах и быстрых сцинтилляторах. Поэтому исследование спектров редкоземельных ионов в данных кристаллах представляет собой большой интерес. При описании спектров часто используется приближение кристаллического поля. Параметры кристаллического поля в некоторых случаях получают с помощью подгонки вычисляемых уровней энергии ионов под экспериментальные данные.
Постановка проблемы:
В настоящее время в литературе отсутствуют достоверные значения параметров кристаллического поля для 4f электрона иона Ce в кристалле LiYF4, что связано в первую очередь с отсутствием надежных измерений значений 4f уровней энергии иона Ce . Однако значения g-факторов для
3_1_
основного уровня иона Ce в кристалле LiYF4 были измерены в [1] и [2] .
В работе [3] были впервые получены аналитические выражения для g-факторов
3+
для основного уровня иона Ce в кристалле LiYF4 с учетом смешивания мультиплетов 2F5/2 и 2F7/2 иона Ce3+. Однако удовлетворительного согласия со значениями, измеренными в [1] и [2], добиться не удалось.
Цель работы: Определить параметры кристаллического поля для иона Се в кристалле LiYF4 из сравнения с известными из литературы
экспериментальными данными вычисленных 4f уровней энергии иона Се3+ и g- факторов для основного уровня энергии иона Се3+, вычисленных с учетом
Таким образом, перед проведением расчетов для данного кристалла необходимо получить аналитические выражения для g-факторов основного дублета иона Ce в кристаллическом поле тетрагональной S4 симметрии с учетом смешивания мультиплетов 2F5/2 и 2F7/2 и эффекта редукции орбитального момента 4f электрона в энергии Зеемана.
Работа состоит из трех глав. В первой главе производится анализ литературных значений уровней энергии 4f электрона и g-факторов основного дублета иона Ce в кристалле LIYF4. Во второй главе рассматривается влияние кристаллического поля на уровни энергии иона Ce3+. Также выводятся аналитические выражения для g-факторов основного дублета иона Ce в кристалле LiYF4 с учетом смешивания мультиплетов 2F5/2 и 2F7/2 и редуцирования орбитального момента вследствие эффектов ковалентности. В третьей главе производится варьирование параметров кристаллического поля для получения согласия с литературными экспериментальными данными.
1. Получены аналитические выражения для g-факторов основного дублета иона Ce в кристаллическом поле тетрагональной S4 симметрии с учетом смешивания мультиплетов 2F5/2 и 2F7/2 и редуцирования орбитального момента 4f электрона в энергии Зеемана вследствие эффектов ковалентности.
2. Вычисленные уровни энергии 4f электрона и g-факторы основного дублета иона Се в кристалле LiYF4 находятся в хорошем согласии с экспериментом. Показано, что хорошего согласия удается добиться введением в рассмотрение коэффициента редукции k орбитального
3_1_
момента 4f электрона иона Се . Получен набор параметров кристаллического поля для иона Се в кристалле LiYF4, наиболее достоверный по сравнению со всеми аналогами, представленными в литературе.
