Внутрикристаллическое поле

Cтраница 4

Это озна-чает, что молекулы и в основном, и в возбужденном состояниях сохраняют свою индивидуальность, слабо возмущены внутрикристаллическим полем и волновые ф-ции соседних молекул перекрываются слабо. При этом, в отличие от Ванъе - Momma экситона, возбуждение сосредоточено на одной молекуле. Возбужденное состояние молекулы не локализовано и может перемещаться от молекулы к молекуле. Взаимодействие между молекулами приводит к образованию экситонной э, нергетич. Сила межмолекулярного взаимодействия определяет ширину экситонной зоны и характерную скорость экситонов. [46]

Величина J остается хорошим квантовым числом и в твердых диэлектриках, где носителями магнитных моментов являются ионы лантанидов и актинидов. Однако для ионов группы железа ( Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Си) за счет сильного влияния внутрикристаллического поля происходит замораживание орбитального момента. Связано это с тем, что магнитные свойства ионов группы железа обусловлены внешней Зс / - оболочкой. Магнетизм ионов лантанидов и актинидов обусловлен внутренними 4 / - и 5 / - оболочками, которые заэкранированы от влияния кристаллического поля внешними электронами. [47]

Внутреннее поле ( поле лигандов) слабо влияет на систему энергетических уровней РЗ-ионов, в основном не нарушая общего расположения уровней, характерного для свободных РЗ-ионов. Расщепление их энергетических уровней на отдельные электронные состояния определяется тремя видами взаимодействия: кулоно-вым - ядра с электронами и электронов друг с другом, спии-орбитальным и взаимодействием с внутрикристаллическим полем. [48]

Таким образом, основным состоянием Си2 является D-состояние. У свободных ионов благодаря спин-орбитальному взаимодействию оно расщепляется на два состояния: 21) 5 / 2 и 2Дз / 2 из которых первое обладает более низкой энергией. В кристалле, где внутрикристаллическое поле разрушает спин-орбитальную связь, подобного разделения не происходит. [49]

Существует класс веществ [40], у которых в отсутствие поля имеются четыре вырожденных уровня, которые подчиняются линейному эффекту Зеемана, но не обязательно одинаково разнесены друг от друга, когда приложено магнитное поле. В таких веществах есть разрешенные переходы, причем не обязательно между соседними уровнями. Примером может служить ион Ces, в котором один из / - электронов под влиянием внутрикристаллического поля дает квартет из четырех низких уровней энергии. Переходы могут индуцироваться высокочастотным полем, перпендикулярным Н0, которое может иметь линейную или круговую поляризацию, причем в последнем случае направление перехода зависит от знака поляризации. [50]

Отличительной чертой этого резонанса является отсутствие постоянного магнитного поля. В этом случае оно не требуется, так как расщепление уровней достигается за счет взаимодействия квадрупольного момента с внутрикристаллическим полем. [51]

В случае средних полей внутрикристаллическое поле обычно учитывается в первом приближении как возмущение уровней свободного иона без учета их тонкой структуры, обусловленной спин-орбитальным взаимодействием. В результате этого штарковское расщепление превышает внутримульти-плетное расщепление, однако остается меньшим энергетического зазора между соседними мультиплетамп. Такая ситуация характерна для ионов элементов группы железа ( незаполненное Зй-оболочки) в некоторых кристаллах. В случае сильного внутрикристаллического поля, соответствующего ионам группы палладия и платины, штарковское расщепление превышает расстояние между различными мультиплетами. [52]

В настоящей главе собран экспериментальный материал по энергиям штарковскпх уровней активаторных ионов в некоторых лазерных кристаллах. По прежде чем рассматривать эти данные, коротко остановимся на основных положениях теории кристаллического поля, которые коротко сводятся к следующему. Активаторный ион, внедренный в кристалл, испытывает электростатическое воздействие других ионов или комплексов ( лиган-дов), которые его окружают. Основным эффектом влияния этого внутрикристаллического поля на состояния свободного иона является расщепление его термов. При описании этих взаимодействий используются известные квантовомеханичсские законы. [53]

Схемы кристаллического расщепления мультиплетов F3 и 4 / м, it кристалле LaF3. [54]

При рассмотрении поведения кристаллической решетки в гармоническом приближении изменение энергии уровней примесных ионов возникает вследствие олектрон-фононного взаимодействия. Этот фактор часто является преобладающим [170, 192, 193], и мы на нем подробнее остановимся ниже. Из эффектов, связанных с ангармоничностью кристаллических колебаний, наибольший вклад в смещение уровней может дать тепловое расширение решетки. При этом, вследствие увеличения расстояния до соседних атомов, уменьшается потенциал внутрикристаллического поля на примесном ионе, что в ряде случаев может приводить к заметному уменьшению штарковского расщепления его мультиплетов. В достаточно сложных кристаллических структурах к этому эффекту может примешиваться также и изменение симметрии ближайшего окруженк: я, что, в принципе, приводит не только к количественному, но и к качественному изменению картины штарковского расщепления. Вклад последнего эффекта может быть заметным, например, вблизи точек фазовых переходов. В наибольшей степени влияние расширения решетки на смещение уровней допито бы наблюдаться в мягких кристаллах г, характеризующихся небольшой температурой Дебая и сравнительно большими коэффициентами теплового расширения. [55]

Для примесных ионов, использующихся в лазерных кристаллах, эта величина лежит в продолах 10 - 2 - 10 см-1. Уширение, связанное с дефектностью кристалла, получило название неоднородного уширения. Как правило, ширина таких линий отличается слабой температурной зависимостью. Форма их удовлетворительно описывается гауссовым контуром. Последнее является отражением того факта, что отклонение частот отдельных линий от среднего значения является случайным и определяется случайным характером искажения внутрикристаллического поля. Результаты экспериментального исследования температурного поведения контура спектральных линий активаторных ионов, использующихся в простых лазерных кристаллах, показывают, что при - 150 К и более высоких температурах вкладом неоднородного уширения можно пренебречь и считать форму линий лорен-цевой. [56]

Присутствие в объеме кристаллов металлических, изолированных от внешней по отношению к алмазу среды включений искажает внутрикристаллическое поле, возбуждаемое в алмазе внешним электромагнитным полем резонатора. Причем величина и степень искаженности поля в локальных участках алмазной матрицы, прилегающих к дефектам, обусловлены и эффектами поляризации, связанными со скоплением заряда на границах включений и других структурных неоднородностях. Поэтому в переменном электрическом поле во включениях происходят процессы перераспределения этих зарядов, вызывающие появление дипольных моментов у электропроводящих частиц и их осиляции, совпадающие с частотой приложенного к алмазу внешнего электрического поля. Величина дипольного момента частицы определяется не только размерами и формой, но и электрофизическими свойствами вещества частицы, в частности, электропроводностью. Поэтому такого типа включения на алмазах в первом приближении можно рассматривать как квазиупругие диполи, релаксационные процессы, в которых ( отражая степень совершенства структуры частиц) изменяют однородность внутрикристаллического поля в алмазах. [57]

Внутренние кристаллические поля, действующие на магнитный ион со стороны соседних атомов, могут оказывать сильное влияние на магнитные свойства вещества. Вызывая расщепление энергетических уровней магнитного иона, они могут приводить к полному или частичному замораживанию орбитальных магнитных моментов, в результате чего магнитные свойства кристалла будут обусловлены в основном спиновыми моментами. Анализ влияния кристаллического окружения на энергетические уровни ионов переходных элементов проводится обычно в рамках так называемой теории внутрикристаллического электрического поля, в предположении в основном о ионном характере связи. Электрическое поле приводит к штар-ковскому расщеплению энергетических уровней основного состояния, причем число компонент, на которое происходит расщепление, зависит только от симметрии окружения. В связи с этим задача о штарковском расщеплении уровней во внутрикристалличе-ском электрическом поле с заданной симметрией может быть решена с помощью теоретико-групповых методов. Для определения величины расщепления необходимо знать уже величину внутри-кристаллического поля. Эта задача при известной величине поля решается обычно методами теории возмущений. При таких расчетах требуются сведения об относительной величине энергии взаимодействия магнитных электронов с внутрикристаллическим полем по сравнению с другими взаимодействиями внутри свободного иона. Для свободного иона основными видами взаимодействия являются кулоновское и спин-орбитальное. [58]

Страницы: 1 2 3 4