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提出了新的掺杂离子局域结构畸变模型,称之为配体离子移动模型,建立了此模型下晶体微观结构与电子顺磁共振(EPR)参量之间的定量关系.首次在考虑SS(spin-spin)、SOO(spin-other-orbit)和OO(orbit-orbit)作用的基础上,采用全组态完全对角化方法,对ZnAl2O4∶Cr3+晶体的局域晶格畸变、EPR参量及其电子精细光谱进行了系统的研究,结果表明,Cr3+离子掺入ZnAl2O4晶体后,O2-离子在氧平面上向远离[111]轴的方向移动了(0.01777±0.00007)nm.从而成功地解释了ZnAl2O4∶Cr3+晶体的EPR参量.同时研究也表明,OO磁相互作用并不引起新的能级分裂,只使能级产生移动,能级移动达到10cm-1的量级,但对ZFS参量的贡献甚微.

关键词: ZnAl2O4:Cr3+晶体 , 配体离子移动模型 , 局域晶格畸变 , 磁相互作用

LiTaO3:Cr3+晶体中Cr3+离子占位及其EPR参量的理论研究

杨子元

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.1998.04.003

利用Racah不可约张量算符法和Winger定理,建立了d3(C*3v)电子组态的能量矩阵及其全组态EPR理论;借助Newman的叠加晶场模型和自旋哈密顿理论,研究了EPR参量与LiTaO3:Cr3+晶体结构参数之间的定量关系.在此基础上,研究了LiTaO3:Cr3+的EPR参量及其电子光谱,理论与观测一致.定量研究表明:LiTaO3:Cr3+晶体中,Cr3+离子取代了Ta5+离子而不是Li+离子.

关键词: Cr3+离子占位 , 电子顺磁共振(EPR)参量 , 中间场耦合图象 , 电子光谱

Al2O3:Cu3+晶体EPR参量及其晶格畸变研究

杨子元

功能材料

按照EPR参量的四阶微扰理论和叠加晶场模型,建立了EPR参量(D,g∥,g⊥)与Al2O3:Cu3+晶体结构之间的定量关系.在此基础上,计算了Al2O3:Cu3+晶体的EPR参量,理论与实验符合甚好.研究表明,Cu3+掺入Al2O3晶体后,沿[111]晶轴方向Cu3+离子上方三角配位的三个O2-配体偏向[111]轴1.336°,而下方的三个O2-配体偏向[111]轴0.618°,同时,六个O2-配体向Cu3+中心移动0.001nm.本文的方法为研究掺杂晶体晶格畸变、缺陷及离子占位提供了一条有效途径.

关键词: Al2O3 , Cu3+晶体 , EPR参量 , 晶格畸变

红宝石激光晶体零场分裂及其光谱精细结构研究

杨子元 , 屈绍波

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2000.04.002

推导了d3(C*3v)组态离子的中间场能量矩阵，建立了红宝石(Cr3+：A12O3)晶体基态 4A2零场分裂(ZFs)参量D及2E态分裂△E(2E)与其晶体结构之间的定量关系；假设晶格畸变的基础上，统一地计算了Cr3+：A12O3晶体的ZFS参量D、Zeeman g因子、精细光谱及 2E态的分裂△E(2E)，计算结果与实验观测十分吻合．定量的研究结果表明：当Cr3+离子掺入 A12O3晶体后，6个O2-配体向中心金属离子Cr3+移动0．00325 nm；同时，沿晶轴[111]方向，Cr3+离子上方上三角晶位的三个O2-配体偏向[111]轴0．286°，而下三角晶位的三个O2- 配体偏向[111]轴1．118°．

关键词: 红宝石晶体 , 零场分裂 , 精细光谱

CsCdF3:Cr3+晶格畸变及其Cd2+--空位研究

杨子元

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2000.04.004

按照零场分裂(ZFS)的三阶微扰理论和叠加晶场模型, 建立了ZFS参量D与CsCdF3:Cr3+晶格结构之间的定量关系; 同时考虑了晶格畸变和Cd2+空位对零场分裂参量D的贡献, 计算了CsCdF3:Cr3+晶体的零场分裂参量D, 计算结果与实验符合甚好. 证明了晶格畸变和Cd2+空位的存在; 同时得到包围Cr3+离子的F-离子向中心Cr3+离子分别移动X1=0.00291nm, X2=0.001nm, X3=0.00262nm. CsCdF3:Cr3+晶体基态的ZFS主要来自Cd2+空位, 但晶格畸变的贡献是不能忽略的.

关键词: CsCdF3:Cr3+晶体 , 零场分裂参量 , Cd2+空位 , 晶格畸变

掺杂晶体Cr3+∶MgAl2O4晶格畸变及基态自旋哈密顿参量的理论研究

杨子元 , 王俊忠 , 段绪朝

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.1999.03.006

用自旋Hamilton理论和Newman的晶场叠加模型研究了Cr3+∶MgAl2O4晶体结构与自旋哈密顿(SH)参量之间的定量关系;在此基础上,计算了Cr3+∶MgAl2O4晶体的SH参量(D,g)及精细光谱,计算结果与观测一致.定量的研究结果表明,Cr3+离子掺入MgAl2O4晶体后,络离子(CrO6)9-的局域结构产生了一个压缩三角畸变(Δθ＝2.729°).理论研究还表明,自旋二重态对零场分裂(ZSF)参量D的贡献大约为16%左右,而对g因子的贡献不足1%.这表明,用ZSF参量研究晶格畸变时,自旋二重态的贡献不可忽略.

关键词: Cr3+∶MgAl2O4晶体 , 晶体畸变 , 自旋哈密顿参量 , 精细光谱

YAG:V2+激光材料晶格畸变及其EPR参量研究

杨子元 , 魏群 , 郝跃

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2005.03.024

利用Newman的晶场叠加模型,建立了晶体微观结构与电子顺磁共振(EPR)参量之间的定量关系.采用全组态完全对角化方法,对YAG:V2+晶体的局域晶格畸变及其EPR参量进行了系统的研究,结果表明:V2+离子掺入YAG晶体后,V2+离子的局域结构产生压缩三角晶格畸变,沿[111]晶轴方向V2+离子上方的三个O2-配体与下方的三个O2-配体均偏离[111]轴1.96°,从而成功地解释了YAG:V2+晶体的EPR参量.同时研究也表明,SS与SOO磁相互作用对EPR参量的贡献不可忽略.

关键词: YAG:V2+晶体 , 局域晶格畸变 , EPR参量 , 磁相互作用