Analiza parametrów rozszczepienia zero-polowego oraz pola krystalicznego dla jonów Mn 2+ i Cr 3+ domieszkowanych w krysztale YAl 3 (BO 3 ) 4

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Analiza parametrów rozszczepienia zero-polowego oraz pola krystalicznego dla jonów Mn 2+ i Cr 3+ domieszkowanych w krysztale YAl 3 (BO 3 ) 4"

Patrycja Laskowska
4 lat temu
Przeglądów:

1 Analiza parametrów rozszczepienia zero-polowego oraz pola rystalicznego dla jonów Mn 2+ i Cr 3+ domieszowanych w rysztale YAl 3 (BO 3 ) 4 Paweł Gnute & Muhammed Açıgöz Czesław Rudowicz

2 Strutura ryształu YAl 3 (BO 3 ) 4 Grupa przestrzenna: trygonalna - R32 (No. 155) a =.9293(2) nm* c =.7236(8) nm* (γ = 12 ) Symetria węzłów: D 3 C 2 D 3 i C 2 dla Y dla Al dla B *Parametry omóri elementarnej dla czystego YAB w temperaturze poojowej. [1] G. Meszaros, E. Svab, E. Beregi, A. Watterich, M. Toth, Physica B (2) [2] E. Svab, E. Beregi, M. Fabian, Gy. Meszaros, Opt. Mater. 34 (212)

3 Dane esperymentalne Mn 2+ [3] A.M. Vorotynov, et al. Phys. Solid State 49 (27) a D 3B 2 A 12B 4 F 18B 4 g (5) (5) g D 783.7(1) a.15(9) F 13.6(2) [Oe] A 95(4) A 91(5) [Oe]

4 Dane esperymentalne Cr 3+ (1) [x] J.P.R. Wells, et al. J. Phys.: Condens. Matter 15 (23) g x g y g z 1.978(5) D.52(2) E.1(5) [cm -1 ] ( B, c) 2

5 Dane esperymentalne Cr 3+ (2)

6 Analiza teoretyczna ZFSPs - SPM Mn 2+ 3d 5 S=5/2 ( = 2, 4) 6 S 5/2 Cr 3+ 3d 3 S=3/2 ( = 2) ( 4 F) 4 A 2 z y x q q B z y x q q B ZFS Ze S S S S O b f S S S O B H H H,,,, S g B S g B i i i q t i q K R R R b b, t R b SPM gdzie: R odległość odniesienia, R i odegłości jonu od i-tego ligandu, θ i i φ i pozycje ątowe ligandów. parametry wewnętrzne, wyładnii potęgowe

7 Uład osi laboratoryjnych Mn 2+ : nie wystarczający opis uładu osi laboratoryjnych bra definicji osi x i y B c z, B c Cr 3+ z c y b x a tj. tj. tj Oznaczenie osi za pomocą symboli Webera <UVTW> u a v b w c Uład osi do SPM

8 Otoczenie jonu Y w uładzie osi laboratoryjnych (x a*, y b, z c) liczba oordynacyjna: 6 symetria otoczenia: D 3 osie symetrii otoczenia równoległe do uładu osi rystalograficznych (a, b, c) postać H dla symetrii trygonalnej

9 Otoczenie jonu Al w uładzie osi laboratoryjnym (x a*, y b, z c) C 2 y liczba oordynacyjna: 6 symetria otoczenia: C 2 9 rystalograficznie równoważnych położeń 3 magnetycznie nierównoważne położenia oś jednosośna (C 2 ) symetrii otoczenia równoległa do osi rystalograficznej prostopadłej do osi c postać H dla symetrii jednosośnej (C 2 y)

10 Mn2+

11 Parametry SPM dla Mn 2+ Istnieje ila wartości parametrów SPM b ( R ) Set R ( ) b2 R 4 R ( b ) t 2 t 4 b2 4 A.22 [a] -5 [a].8 [b] [c] 7 [a] 14 [c] B R=R -5 [a].8 [b] R=R 7 [a] 14 [c] C [d] -996 [d] 2.61 [c] [d] 14 [c] C [d] -996 [d].8 [b] [d] 14 [c] D.1965 [d] -996 [d].8 [b] [a] 14 [c] [a] D. Jaque, et al. J. Phys.: Condens. Matter 9 (1997) [b] A Brenier, et al. Opt. Mater. 28 (26) [c] A. Watterich, et al. J. Phys.: Condens. Matter 15 (23) [d] D.J. Newman, E. Siegel, J. Phys. C 9 (1976)

12 Mn 2+ Wynii (1) Y Al b 2 1 b 2 2 b 2 [a] [b] [a] [b] [a] bez dystorsji otoczenia. [b] z dystorsją otoczenia ( R i θ) dającej najlepsze dopasowanie do wartości esperymentalnej parametru b 2 Wartości esperymentalne b 2 b (1) 4.25(6).14(8) 4 b 3 4 [1-4 cm -1 ]

13 Mn 2+ Przybliżenie symetrii otoczenia jonu Al do symetrii D 3 2 modele symetrii: D 3 (1) & D 3 (2) - jednosośna C 2 ; - trygonalna D 3 (1) - trygonalna D 3 (2); / - nad/pod płaszczyzną xy C 3 c z & C 2 b y & C 2 a R j = R śr (C 2 ) ϴ j = ϴ śr (C 2 ) φ j =??? D 3 (1) 2 ligandy wyazują małą dystorsję od φ =12 D 3 (2) uśrednienie dystorsji dla wszystich ligandów

14 Mn 2+ Wynii (2) Y Al b 2 1 b 2 [b] [a] [b] [c1] [c2] [d1] [d2] [a] bez dystorsji otoczenia; [b] z dystorsją otoczenia ( R i θ) bez zmiany symetrii {dającej najlepsze dopasowanie do wartości esperymentalnej parametru b 2 }; [c] z dystorsją otoczenia ( R i θ) i podwyższeniem symetrii z C 2 do D 3 ; [d] z dystorsją otoczenia ( R i θ) z podwyższoną symetrią bez jej zmiany {}. Wartości esperymentalne b 2 2 b 2 b (1) 4.25(6).14(8) 4 1 b [1 4 cm 1 ] 4

15 Mn 2+ Wynii (3) D a F b 2 b (1).15(9) 13.6(2) (1) 4.25(6).14(8) b 3 4 [Oe] [1-4 cm -1 ] Najlepsze dopasowania: 3 3 b4 Y Al(1) Al(2) b 3 4 b Symetria ubiczna: b 2 3 b4 b

16 Mn 2+ Wynii (3) - dystorsja Y Al (D 3 ) [nm] R -.25 > -.64 [ ] > C 2 D 3 (1) & D 3 (2) D 3 (1) D 3 (2) Ligand i ΔR i [nm] Δθ i [ ] Δφ i [ ] Δφ i [ ] O(1) 1/2.24 +/ / / O(2) 3/ / / /-4.48 O(3) 5/6.36 -/ / / Jony Mn 2+ bardziej prawdopodobnie podstawiają się w miejsca jonów Al 3+ podnosząc symetrię z jednosośnej na trygonalną Podobnie wynii uzysuje się dla pozostałych zestawów parametrów modelu SPM

17 Cr3+

18 Parametry SPM dla Cr 3+ Istnieje ila wartości parametrów SPM Set R b R t 2 Ref. 2 a [1] b do -.6 [2] c [3] [1] K.A. Müller, W. Berlinger, J. Albers, Phys. Rev. B 32 (1985) [2] K.A. Müller, W. Berlinger, J. Phys. C: Solid State Phys. 16 (1983) [3] T.H. Yeom, Y.M. Chang, C. Rudowicz, S.H. Choh, Solid State Commun. 87 (1993)

19 Parametry ZFS vs t 2 Y Al t 2 D b 2 D b 2 E 1/3b b Dane esperymentalne wsazują na symetrię OR 1 Parametr b 2

20 Dystorsja otoczenia jonów Y i Al YO 6 D 3 AlO 6 C 2 W obu przypadach dystorsja symetrii otoczenia jonów nie zmienia ich symetrii

21 Wynii (1) [1 4 cm 1 ] D E esperyment* Y 3+ 1) Al 3+ 2) ) b 2 * dane esperymentalne tylo jao wartości bezwzględne; 1) θ = & [ ] odpowiednio dla ujemnej i dodatniej wartości D exp ; 2) θ 1 =.87, θ 2 =.786, θ 3 =.67 [ ]; 3) θ 1 =.864, θ 2 =.786, θ 3 =.67 [ ], R 1 = -.258, R 2 = -.69, R 3 =.58 [nm]. Jon Cr 3+ podstawia się w położenie jonu Al 3+ gdzie nie oniecznie musi zmienić symetriię otoczenia.

22 Analiza pola rystalicznego (1),,, q q z y x q q CF C B L L L O r A H n i i i q i q K R A r A 1, t i i R R R A R A SPM

23 Analiza pola rystalicznego (2) CFPs: B 2 B 21 B 21 B 22 B 22 (a) Y 3+ (b) Y 3+ (a) Al 3+ (b) Al 3+ (c) [R] Al 3+ (a) 3DD- MO* (b) 3DD- MO** (c) [R] 3DD- TR*** κ S (a) bez dystorsji otoczenia (b) z dystorsją otoczenia dającej najlepsze dopasowanie do wartości esperymentalnych parametrów ZFS [R] M.G. Bri, A. Majchrowsi, L. Jaroszewicz, A. Wojciechowsi, I.V. Kity, Philosophical Magazine 9 (21)

24 CFPs: B 4 B 41 B 41 B 42 B 42 B 43 B 43 B 44 B 44 Analiza pola rystalicznego (3) (a) Y3+ (b) Y3+ (a) Al3+ (b) Al3+ (c) [R] Al3+ (a) 3DD-MO* (b) 3DD-MO** (c) [R] 3DD-TR*** / /+9 -/+/-/ /+/-/ /-/-/ / / /+/-/ /-/+/ /+/+/-2 S * α = /18; β = 1.46/-1.46; γ = / [ ]. ** α = /18; β = -.51/.51; γ = / [ ]. *** α = 59.88/59.88/239.88/239.88; β = -1.24/178.76/ /1.24; γ =.17/179.83/179.83/.17 [ ].

25 Publiacje Muhammed Acıgoz, Paweł Gnute, Analysis of the zero-field splitting parameters of Mn 2+ ions doped into yttrium aluminum borate YAl 3 (BO 3 ) 4 single crystal: Substitution position of the impurity ion, Optical Materials (214). Muhammed Acıgoz, Paweł Gnute, Czesław Rudowicz, Analysis of low symmetry aspects revealed by the zero-field splitting parameters and the crystal field parameters for Cr 3+ ions doped into yttrium aluminum borate YAl 3 (BO 3 ) 4 crystal, Optical Materials (214).

26 Dzięuję za uwagę

Podobne dokumenty

4.15 Badanie dyfrakcji światła laserowego na krysztale koloidalnym(o19)

4.15 Badanie dyfrakcji światła laserowego na krysztale koloidalnym(o19) 256 Fale 4.15 Badanie dyfracji światła laserowego na rysztale oloidalnym(o19) Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stałej sieci dwuwymiarowego ryształu oloidalnego metodą dyfracji światła laserowego. Zagadnienia