Спектроскопия парных центров в кристаллах двойных фторидов, активированных ионами гольмия и тулия тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

Пыталев Дмитрий Сергеевич

Спектроскопия парных центров в кристаллах двойных фторидов, активированных ионами гольмия и тулия

01.04.05-оптика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Троицк - 2008

17

003458217

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институт спектроскопии РАН (ИСАН)

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Попова М.Н.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Золин Владислав Федорович кандидат физико-математических наук, Наумов Андрей Витальевич.

Ведущая организация: Казанский Государственный Университет

Защита состоится 25 декабря 2008 г. в 15 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета 76 Д 002.014.01 в Учреждении Российской академии наук Институт спектроскопии РАН по адресу: Московская обл., г. Троицк, ул. Физическая, д. 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИСАН.

Автореферат разослан ноября 2008 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета доктор физико-математических наук

Большов М.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Кристаллы с общей формулой LiMF4, где M=Y или Lu, активированные редкоземельными (РЗ) элементами, привлекают пристальное внимание на протяжении десятилетий. Они интересны и как модельные системы для изучения различных взаимодействий в редкоземельных ионах, помещенных в твердое тело, и по-прежнему используются для разработки новых лазеров [I] . В свою очередь в последнее время возрастает интерес к кристаллам, активированным редкой землей, в связи с изучением возможности применения их в качестве сред для хранения квантовой информации [II] и для лазерного охлаждения твердых тел [III].

Во всех перечисленных примерах важную роль играют взаимодействия РЗ ионов между собой. Они обуславливают передачу энергии возбуждения, процессы ап-конверсии и кросс-релаксации, вызывают изменения спектра (что необходимо учитывать, в частности, при разработке применений в новых лазерах и квантовых компьютерах). Методом исследования механизмов межионных взаимодействий может служить изучение спектров парных РЗ-РЗ центров (ди-меров).

Спектры парных центров хорошо изучены для ¿/-ионов, где линии пар значительно смещены относительно основных линий. Для РЗ ионов, в которых оптические /-электроны экранированы заполненными s- и /^-оболочками, подобные смещения составляют от долей до единиц волновых чисел. Для их исследования требуется аппаратура высокого разрешения. До сих пор изучение оптических спектров РЗ-РЗ димеров в кристаллах проводилось в основном с применением техники селективного лазерного возбуждения [IV] или с помощью ЭПР-спектроскопии [V]. Существенный недостаток первой методики заключается в возможности исследовать лишь небольшой спектральный диапазон за один эксперимент, а применение второго метода ограничено изучением переходов лишь в основном мультиплете РЗ иона. В то же время, техника Фурье-спектроскопии открывает возмож-

*Римскими цифрами обозначены ссылки на цитируемую литературу, арабскими - на публикации автора.

ность изучать спектры с высоким разрешением в широком спектральном интервале.

Цель и задачи работы. Целью данной работы было спектроскопическое исследование линий парных центров Но3+-Но3+ и Тт3+-Тт3+ в оптических спектрах лазерных кристаллах ЫУР4 и 1Л1д1р4.

Задачами работы являлись: ^ Идентификация в спектрах 1лМР4:Тт3+ и 1лМР4:Но3+ (М=У или

Ьи) линий РЗ парных центров; ^ Изучение природы взаимодействия между РЗ ионами, образующими димеры;

Установление роли локальных искажений кристаллического поля в формировании спектра РЗ парных центров;

В ходе проведенной работы были получены следующие основные результаты, которые определяют ее научную новизну.

• Впервые обнаружены линии парных центров Но3+-Но3+ различных типов в оптических спектрах кристаллов 1лМР4:Но3+ (М=У или Ьи);

• Зарегистрированы не наблюдавшиеся ранее линии парных центров Тт +-Тт3+ различных типов в оптических спектрах кристаллов 1лМР4:Тт3+ (М=У или Ьи);

• Показано, что в образовании димера Но3+-Но3+ основную роль играет магнитное диполь-дипольное взаимодействие;

• Установлено, что локальные искажения кристаллического поля вызывают смещение линий в спектре димеров Но3+-Но3+ и Тт3+-Тт3+;

• Впервые получены спектры высокого разрешения иона Тт3+ в кристаллах ЫМР4 (М=У или Ьи);

• Построена схема энергетических уровней Тт3+ в 1лМР4: впервые для кристаллов 1лЬиР4 и более точная для 1лУТ4;

• Впервые обнаружено сверхтонкое расщепление линий в оптических спектрах иона Тт3+ в кристаллах ЫМР4 (М=У или Ьи);

• Получены новые сведения об изотопической структуре в спектре одноизотопного РЗ иона в кристалле, связанные с изотопическим беспорядком в кристаллической матрице.

Практическая ценность.

Исследуемые кристаллы LiYF4:Ho3+, LiYF4:Tm3+ и LiLuF4:Tm3+ являются современными лазерными материалами. Спектроскопическая информация об уровнях энергии, о взаимодействии между РЗ ионами в них может быть полезной при создании новых лазеров на основе этих соединений. Полученные в работе сведения о сверхтонкой структуре уровней Тт3+ могут быть использованы в квантовой информатике, в частности, для возможных применений в квантовых компьютерах и квантовой памяти.

Положения, выносимые на защиту. о В оптических спектрах активированных кристаллов LiMF4:Ho3+ и LiMF4:Tm3+ (M=Y или Lu) наблюдаются линии парных центров Но3+-Но3+и Tm3+-Tm3+. Проведенное экспериментальное и теоретическое исследование показало, что основную роль в образовании димера Но3+-Но3+ в LiMF4 играет магнитное диполь-дипольное взаимодействие.

о Локальные искажения кристаллического поля, вызванные различием ионных радиусов примесного РЗ иона и замещаемого им иона Y3+ или Lu приводят к смещению линий димеров Но3+-Но3+ и Tm3+-Tm3+ в спектрах кристаллов LiMF4:Ho3+ и LiMF4:Tm3+ (M=Y или Lu).

о В оптических спектрах кристаллов LiMF4:Tm3+ (M=Y или Lu) наблюдались сверхтонкая и изотопическая структура линий. Это первое наблюдение сверхтонкого расщепления линий в оптических спектрах иона Тш3+ в кристаллах. Определены основные параметры сверхтонкой и изотопической структуры.

Публикации и апробаиия работы.

Работа была апробирована на семинарах отдела спектроскопии твердого тела Института спектроскопии РАН. Список публикаций по основным материалам приводится в конце автореферата. Материалы диссертации докладывались на следующих конференциях: International Conference on Physics of Optical Materials and Devices (ICOM), Herceg Novi, Montenegro, August 31th - September 2nd, 2006; 6th International Conference on /elements (ICFE 6), 4-9 September 2006, Wroclaw, Poland; XII Всероссийской конференции «Оптика и спектроскопия конденсированных сред», Краснодар, 1-7 октября 2006; XIII Feofllov symposium on spectroscopy of crystals doped by rare earth and transition

metal ions, July 9-13, 2007 Irkutsk, Listvyanka; the First International Conference on Rare Earth Materials (REMAT), 21-26 September, 2008, Kar-pacz, Poland.

Доклады по результатам работы были премированы на двух Молодежных конкурсах научных работ ИСАН.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Полный объем диссертации составляет 106 страниц, включая 59 рисунков и 14 таблиц. Список литературы содержит 81 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность направления и объектов исследования, формулируются цели и задачи диссертационной работы. Приводятся основные положения диссертации, дается краткая аннотация результатов, изложенных в каждой из последующих глав.

Глава I представляет собой литературный обзор. Она состоит их пяти параграфов. В § 1 приведены данные о кристаллической структуре двойных фторидов LiMF4 (M=Y или Lu) и вводится понятие РЗ парного центра. В § 2 рассматривается симметрия волновых функций и правила отбора для электродипольных и магнитодиполь-ных переходов внутри РЗ ионов в LiMF4. В следующем параграфе систематизированы сведения из имеющихся работ, посвященных парным центрам в кристаллах, активированных разными ионами переходных металлов. В § 4 рассматриваются принципы Фурье-спектроскопии - основного метода, применяемого для решения поставленных задач, обсуждаются его преимущества и адекватность цели исследования. Завершает первую главу (§ 5) обзор научных работ по спектроскопии высокого разрешения монокристаллов LiYF4:Ho3+, выполненных ранее в Институте спектроскопии РАН. Здесь освещаются вопросы, связанные со сверхтонкой и изотопической структурой линий, наблюдавшиеся в спектрах этих кристаллов

Глава II. В этой главе описано используемое экспериментальное оборудование и исследуемые образцы кристаллов. Основным прибором являлся Фурье-спектрометр Bruker IFS 125, позволяющий регистрировать спектры высокого разрешения (до 0.001 см"1) в широком спектральном диапазоне (от 5 см"1 дальней ИК-области и вплоть

до 50000 см"1 в УФ части спектра). При проведении низкотемпературных экспериментов (от 3.5 К) использовались два различных криоста-та: оптический заливной гелиевый криостат и оптический криостат замкнутого цикла СгуоМесЬ 8Т403. Для поляризационных измерений применялись два типа поляризаторов: сеточный поляризатор на подложке ВаР2 и призма Глана-Тейлора. Всего в работе были получены

спектры нескольких десятков образцов слаболегированных (0.1 - 3 %) монокристаллов УМР4:Р33+ (РЗ = Но или Тт) различной толщины: от 90 мкм до 0.6 см.

Глава Ш посвящена исследованию парных центров Но3+-Но3+ в кристаллах ПМР4:Но3+ (М=У или Ьи) [1-3,5-8]. В § 1 на основе анализа экспериментальных данных делается предположение, что в зарегистрированных спектрах наблюдаются линии парных центров Но3+-Но3+. Далее (§ 2) дается теоретическое обоснование того, что характер зависимости интенсивности линии от концентрации РЗ ионов в кристалле позволяет сделать заключение о ее принадлежности к спектру парных центров. В следующем параграфе главы в рамках предположения о магнитном диполь-дипольном характере взаимодействия между ионами гольмия, образующими димер, проводится расчет спектра парных центров различных типов. По-

8674 8675

Волновое число (см"1) Рис. 1. Фрагмент спектра пропускания

вблизи перехода Г34 (/8)—► Г2 (16) в

1лУР4:Но3+ и 1лЬиР4:НоЗ+. Расщепленная на восемь сверхтонких компонент линия одиночного иона Но3+ и слабые линии-спутники, принадлежащие димерам Но3+-Но3+.

лучены значения расщепления АЕтеор основного состояния для парных центров различных типов, вызванного этим взаимодействием. Построенные концентрационные зависимости интенсивностей линий (§ 3), зарегистрированных в области переходов 578—>5/7>6, подтверждают, что в спектрах кристаллов 1лУР4:Но3+ наблюдаются линии димеров Но3+-Но3+. Сравнение (см. таблицу) вычисленных расщеплений АЕтеор с полученными экспериментально АЕЭКС говорит о проявлении в спектре как минимум двух типов димеров (с двумя характерными расстояниями между РЗ ионами), и что основную роль в процессе формирования димера играет магнитное диполь-дипольное взаимодействие [1,2]. В § 4 показано, что для объяснения спектра парных центров необходимо учитывать локальные искажения кристаллического поля (ЛИКП) для РЗ ионов димера, вызванные замещением ионов У3+ ионами Но3+ [1,2]. Для подтверждения данного вывода были исследованы спектры кристаллов 1лЬиР4:Но3+, в которых этот эффект должен проявляться сильнее ввиду большей разницы в ионных радиусах ионов гольмия и лютеция. На рисунке 1 приведены спектры кристаллов 1лУР4:Но3+ и 1ЛЬир4:Но3+. Во втором случае линии димеров Но3-Но3+ больше смещены относительно линий одиночных ионов Но3+.

Тип димера Но3-Но3+ в1лУР4 Расстояние между ионами димера Но3-Но3+ (А) Расщепление основного состояния димера Но3-Но3+, АЕ (см'1) Поправка на ЛИКП для перехода Г34 —*Г2' (см"1)

Теория Эксперимент

первый 3.830 0.390 0.367 0.010

второй 5.171 0.263 0.260 0.000

Глава IV посвящена спектроскопии высокого разрешения ионов Тт3+ в 1лМр4 (М=У или Ьи) [3,8-10]. В § 1 проводится подробный анализ полученных в данной работе оптических спектров 1лМР4:Тт3+ с целью построения энергетических схем уровней РЗ иона. Всего было исследовано семь мультиплетов иона Тт3+: основной 3Н6 и возбужденные Х 3#5,3#4, 3Р2, Показано, что для всех перечисленных мультиплетов (кроме 3775) в спектре иона Тт3+ преимущественно

1,0-

1> я я

ев И о

С о

о. С

±ЕН = 0.039 см

0.8-

¿н-0.018 см

наблюдаются электроди-польные переходы [8,9]. Обнаружен не наблюдавшийся ранее (в работах других авторов [VI, VII]) магнитодипольный вклад в интенсивности линий в области перехода 3Я6—>3Я5. Экспериментально подтверждена близость реальной симметрии ¿V позиции примесного центра в кристалле к более высокому типу Проведенное исследование позволило получить более точную по сравнению с прежними результатами схему уровней энергии иона Тт3+ в кристаллах 1лУР4. Для матрицы 1ЛЬиР4 подобная схема была получена впервые [8,9]. С использованием

схемы энергетических уровней Тт3+ в 1лУР4, построенной на основе анализа спектров, нашими коллегами из Казанского Государственного Университета выполнен расчет по теории кристаллического поля на основе модели обменных зарядов. В результате были получены параметры кристаллического поля, построены волновые функции, вычислены значения магнитных ^-факторов и сверхтонких расщеплений уровней Тш3+ в 1л"¥Т4.

В следующих двух параграфах (§3,4) обсуждаются расщепления некоторых линий в спектрах кристаллов 1лМР4:Тт3+, соответствующие переходам Г2(1)(3Я6) - Г,(1)(3Я,), Г2(1)(3Я5), г3(р(3я5), г3(р(3^з).

Первоначально предполагалось, что расщепления линий 8299.4 и 14518 см"1 в спектре кристалла 1л"УТ4:Тт3+ вызваны сверхтонким взаимодействием электронной оболочки атома туллия с магнитным и электрическим моментами его ядра [3]. Однако последующие экспе-

14518.2

Волновое число Сем"1)

Рис. 2. Сверхтонкая структура в спектре пропускания кристалла 1лУР4:Тт3+ (0.1%) в области перехода 3Я6—

рименты на других образцах показали, что основной вклад в расщепление линии 8299.4 см'1, соответствующей переходу Г^'(3Я6)

Волновое число Сем"1)

Рис. 3. Изотопическая структура линий в спектре пропускания кристалла Ь1УТу.Тт3+, вызванная изотопическим беспорядком в литиевой подрешет-ки. Область перехода 3Я6—*гН5.

—» Г${3Н5), дает остаточная деформация кристаллической решетки.

Полученный результат хорошо согласуется с данными работы [VIH] по пьезоиндуцированному дихроизму оптического спектра кристаллов LiYF4:Tm3+.

Далее показано, что расщепление линии (рис. 2) соответствующей переходу с основного состояния rj (3#6) на штарковский дублет r3'4(3F3), действительно хорошо описывается сверхтонким взаимодействием и является единственным примером подобного расщепления, непосредственно наблюдаемым в спектре. Это, насколько нам известно, единственный пример наблюдения сверхтонкой структуры уровней иона Тт3+ в кристаллах. Здесь же (§ 3), используя экспериментальное значение расщепления уровня Г3^(3/з), были вычислены его магнитный g-фактор и величина магнитного поля Н(0), создавае-

п

и

В н о

U к

и

<и

3

о

4

о С

5598,5

Волновое число (см"1)

5599,0

Рис. 4. Изотопическое расщепление линии в спектре поглощения кристалла 61лх71л 1 .ХУР4:Тт3+ (0.1%) в области перехода х = 0.0742.

мого электронами на ядре в состоянии Г^ (^з). Полученное значение

|£ц| = 5.17 по порядку величины хорошо согласуется с вычисленным ранее теоретически - 3.83. Значение магнитного поля Н(0) = 3.3 х 106 Гс, было получено впервые.

8283,5 8284,0

Волновое число (см"1)

Рис. 5. Фрагмент спектра поглощения кристалла ЦУР^Тт в области

3#6—>-3#5. Линии, отмеченные буквами, принадлежат димерам Тш^-Тш^ различных типов.

перехода

-3+ т, 3+ .

Обнаружено (§ 4), что обе сверхтонкие компоненты дублета 14518 см'1 испытывают дополнительное расщепление, вызванное изотопическим беспорядком в литиевой подрешетке кристалла. Показано, что для объяснения соотношения интенсивностей компонент изотопической структуры достаточно принять во внимание изотопический состав лишь в первой координационной сфере этой подрешетки. Наименьшей энергией обладает изотопический подуровень сверхтонкого уровня, соответствующий моноизотопному окружению РЗ иона, пред-

ставленного изотопами 71л. Кроме этой линии в полученных спектрах были обнаружены еще две линии, в которых проявляются изотопические эффекты: 8282.7 и 5598.8 см'1. Первую из этих линий удалось зарегистрировать в спектрах кристаллов 61лх71л,_хУР4 (рис.3) с различным изотопическим составом по литию: х = 0, 0.0742 и 0.9 [3]. В случае моноизотопного по составу кристалла 71лУР4 эта линия не испытывает никакого расщепления, в то время как для кристаллов 61ло.о74271ло.9258¥р4 и 61л0.971ло.1 УР4 она расщепляется на несколько компонент различной интенсивности.

Другая линия, зарегистрированная в спектре кристалла с естественным содержанием изотопов лития, имеет изотопическую структуру необычной формы (рис. 4). Показано, что для объяснения соотношения интенсивностей ее компонент необходимо принять во внимание изотопический состав не только первой координационной сферы этой подрешетки, но и второй.

В последнем параграфе (§ 5) данной главе проводится исследование парных центров Тт3+-Тт3+ в 1лМР4. В экспериментальных спектрах в области переходов 3Нб—>3Н5, ^з были обнаружены новые линии, принадлежащие димерам Тт3+-Тт3+ [3] (см. рис. 5). Показано, что эти линии, являющиеся спутниками линий одиночного центра Тт3+, принадлежат различным типам парных центров (не менее семи). Основную роль в формирование спектра этих димеров играют локальные искажения кристаллического поля. Обнаружена изотопическая структура линии парных центров (рис. 5) в области перехода 3Н6 (Г1)-»3 Н5 (Г1).

В заключении сформулированы основные выводы.

Таким образом, в работе проведено спектроскопическое исследование димеров Но3-Но3+ и Тт3+-Тт3+ в активированных кристаллах 1лМР4 (М=У или Ьи) в рамках единого подхода, основанного на модели примесного РЗ парного центра. Получены следующие результаты:

1. Зарегистрированы спектры парных центров Но3-Но3+ и Тт3+-Тт3+ в кристаллах 1лМР4 (М=У или Ьи).

2. Учет двух типов парных центров Но3-Но3+ позволяет хорошо описать полученные спектры.

3. Установлено, что основную роль в образовании димеров Но3+-Но3+ играет магнитное дипольное взаимодействие. Это взаимодействие вызывает расщепление основного состояния Г34. Проведенный расчет в рамках магнитного дипольного взаимодействия хорошо согласуется с полученными экспериментально величинами расщеплений. Наблюдалось слабое искажение кристаллического поля для парного центра в матрице ГлУТ^.

4. Показано, что значительный сдвиг центра тяжести спектра димера Но3-Но3+ в матрице ЫЬиР4 обусловлен большим искажением кристаллического поля по сравнению с 1лУ74. Данные искажения вызваны значительной разницей ионных радиусов Ьи3+ и Но3+.

5. Смещения спектра парных центров Тт3+-Тш3+ в 1лМР4 (М=У или Ьи) обусловлено деформацией кристаллического поля. Зарегистрированы линии не менее семи типов димеров Тш3+-Тт3+.

6. Получены спектры высокого разрешения иона Тт3+ в кристаллах 1лУР4 и 1л1д1р4. Обнаружен магнитодипольный вклад в интенсивности линий в области перехода гН6—>3Н5. Получена схема энергетических уровней иона Тт3+ в кристаллах 1лМР4: впервые для кристаллов 1д1л1р4 и более точная для Ь1УТ4.

7. Зарегистрировано сверхтонкое расщепление в оптических спектрах 1лМР4:Тт3+ (М=У или Ьи). Проведены оценки магнитного ^-фактора и магнитного поля на ядре туллия, создаваемого его электронами в состоянии (3^з)-

8. Обнаружена изотопическая структура энергетических уровней иона Тш3+ в кристаллах 1лМР4 (М=У или Ьи). Данная структура вызвана изотопическим беспорядком в литиевой подрешетке Ь1МР4. Впервые наблюдалась изотопическая структура двух типов.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. D.S. Pytalev, S.A. Klimin, M.N. Popova. High-resolution optical study of Ho3+-Ho3+ pairs in LiY].xHoxF4 crystals/ZPAys. Lett. A. -2008. -V. 372. -P. 2332-2335.

2. Д. С. Пыталев, С.А. Климин, М.Н. Попова. Линии парных центров Но3+-Но3+ в оптических спектрах кристаллов LiYF4 и ЫШУ/ФТТ. - 2008. - Т. 50. - В. 9. - С. 1589-1592.

3. D.S. Pytalev. S.A. Klimin, M.N. Popova. Spectral signatures of hyperfine and isotopic effects and of Tm3+-Tm3+ pairs in Li-YF4:Tm//P/ijs. Lett. A. - 2008. - V. 372. P. - 3506-3509.

4. M. Popova, S. Klimin, D. Pytalev, G. Shakurov, B.Malkin, M. Vanyunin, R. Abdulsabirov, S. Korableva. Characterization of Ho3+ pairs in LiYF4 and LiLuF4 by high-resolution spectroscopy//Book of Abstracts of International Conference on Physics of Optical Materials and Devices. Herceg Novi, Montenegro, 2006. - P. - 66.

5. D. Pytalev. M. Popova, S. Klimin. Optical spectra of Ho3+ ion pairs in LiYF4//Book of Abstracts of 6th International Conference on f-elements. Wroclaw, Poland, 2006. - P. - BP 36.

6. Д.С. Пыталев, M.H. Попова, С.А. Климин. Оптические спектры парных центров Но3+-Но3+ в кристаллах LiYF4 и LiLuFV/ Тезисы докладов XII Всероссийской конференции «Оптика и спектроскопия конденсированных сред». Краснодар, Россия, 2006.-С. 61.

7. D.S. Pytalev, M.N. Popova, S.A. Klimin. Optical spectra of rare-earth ion pairs in LiYF4 and LiLuF4//Abstr. of XIII Feojilov symposium on spectroscopy of crystals doped by rare-earth and transition metal ions. Irkutsk, Russia, 2007. - P. 108.

8. D. Pytalev, S. Klimin, M. Popova. High-resolution spectroscopy of LiLuF4 crystals// Book of Abstracts of the First International Conference on Rare Earth Materials. Karpacz, Poland, 2008. - P. P48.

9. D.S. Pytalev. S.A. Klimin, M.N. Popova. Optical high-resolution spectroscopic study of Tm3+ crystal-field levels in LiLuF 4//Journal of Rare Earths - в печати.

10. S.A. Klimin, D.S. Pytalev. Tm3+ interactions in LiYF4 as studied by high-resolution spectroscopyI ¡Journal of Rare Earths - в печати.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

I. Coluccelli N., Galzerano G., Laporta P.,et al., Opt. Lett., 32 (2007), 2040-2042.

II. S. Bertaina, S. Gambarelli, A. Tkachuk, et al., Nature Nanotechnology 2 (2007) 39-42.

III. C.W. Hoyt, M. Sheik-Bahae, R.I. Epstein, et al., Phys. Rev. Lett. 85 (2000) 3600-3603.

IV. R.B. Barthem, R. Buisson, J.C. Vial, H. Harmand, Journal of Luminescence 34 (1985) 295-305.

V. G.S. Shakurov, M.V. Vanyunin, B.Z. Malkin, B. Barbara R.Y. Abdulsabirov, S.L. Korableva. Appl. Magn. Res. 28, (2005) 251-265.

VI. H.P. Jenssen, A. Linz, R.P. Leavitt, C.A. Morrison, D.E. Wortman, Phys. Rev. В 11 (1975) 92-101.

VII. M. Dulick, G.E. Faulkner, N.J. Cockroft, D.C. Nguyen, J. Lumin. 48&49 (1991)517-521.

VIII. A.B. Винокуров, Б.З. Малкин, А.И. Поминов, A.JI. Столов, Физика твердого тела 28 (1986) 381-388.

Подписано в печать 12.11.2008 г. Формат 60x84/16. Печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ 2247-1.

Издательство «Тровант» ЛР 071961 от 01.09.1999 г.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии издательства «Тровант». 142191, г. Троицк Московской обл., м-н «В», д. 52. Тел. (495) 775-43-35, (4967) 50-21-81 E-mail: trovant@ltk.ru. http://www.trovant.ni/

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Структура кристаллов LiMF

1.2. Симметрия волновых функций и правила отбора для оптических переходов между уровнями энергии ионов Ноэ+ и Тт3+ в кристаллах LiYF4 или LiLuF

1.3. Парные центры в активированных кристаллах

1.4. Принципы фурье-спектроскопии 16 1.5 Фурье-спектроскопия высокого разрешения кристаллов LiYF4:Ho3+

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1. Фурье-спектрометр Bruker 125 HR

2.2. Криогенное оборудование

2.3. Поляризаторы

2.4. Исследуемые образцы

Глава 3. Парные центры Но3+-Но3+ в кристаллах LiYF4 и LiLuF

3.1. Оптические спектры иона Но3+ в кристаллах LiYF

3.2. Идентификация линий парных центров

3+ 3+

3.3. Расчет спектра парного центра Но -Но в LiYF4 при учете магнитного дипольного взаимодействия

3.4. Сравнение расчета и эксперимента для LiYF4: Но3+

3.5. Пары Но3+-Но3+ в кристаллах LiLuF4: влияние локальных деформаций

Глава 4. Спектроскопия высокого разрешения кристаллов

LiYF4:Tm3+ и LiLuF4:Tm3+

4.1. Схема уровней энергии иона Тт3+ в LiYF

4.2. Сверхтонкая структура в оптических спектрах кристаллов LiYF4:Tm3+ и LiLuF4:Tm3+

4.3. Изотопическая структура в оптических спектрах кристаллов LiYF4:Tm3+ и LiLuF4:Tm3+

4.4. Парные центры Tm3+-Tm3+ в кристаллах LiYF4 и LiLuF4 85 Заключение 94 Литература

Обсуждаемые кристаллы с общей формулой LiMF4, где M=Y или Lu, активированные редкоземельными (РЗ) элементами, привлекают пристальное внимание на протяжении десятилетий. Они используются как лазерные среды [1-5], интересны как модельные системы для изучения различных физических явлений. В последнее время интерес к этим кристаллам возрос в связи с изучением возможности их применения в качестве сред для хранения квантовой информации [6-12] и для лазерного охлаждения твердых тел [13-22]. Кратко остановимся на двух последних возможностях.

Рассмотрим так называемую Л-схему для хранения квантовой информации (см. рисунок). Ее характерная особенность состоит в том, что переход между уровнями «1» и «2» запрещен, и управление информацией осуществляется с помощью дополнительного уровня «3». В качестве уровней «1» и «2» в частности могут выступать уровни сверхтонкой структуры, переход между которыми связан с переворотом ядерного спина. В этой связи интересен такой редкоземельный ион, как тулий, ядерный спин которого равен J4. Недавние исследования Л-схемы тулия в кристаллах YAG подтвердили перспективность исследований в данном направлении [9-11].

1> = | М, = Vz>

2> = |М, = -'/=>

3>=«=(1-,/>±|,Л>)

В0 = О

Другим важным примером применения кристаллов, активированных РЗ элементами, является лазерное охлаждение твердых тел. Охлаждение осуществляется за счет вынужденных антистоксовых переходов. Суть этого процесса состоит в том, что энергия фотонов, поглощаемых телом, меньше энергии излучаемых им фотонов. Экспериментально удалось понизить температуру уже до 208 К [17] (на момент 2005 года). Лазерное охлаждение можно использовать, например, для разработки самоохлаждающихся твердотельных лазеров [20-22].

Во всех перечисленных примерах важную роль играют взаимодействия между РЗ ионами. Они обуславливают передачу энергии возбуждения, процессы ап-конверсии и кросс-релаксации, вызывают изменения спектра (что необходимо учитывать, в частности, при разработке применения в квантовых компьютерах). Одним из методов исследования механизмов межионных взаимодействий является изучение спектров парных РЗ ионов.

Сказанное объясняет актуальность темы диссертации.

Спектры парных центров хорошо изучены для J-ионов, где линии пар значительно смещены относительно основных линий (например, N-линия хрома в рубине отстоит на 20 см"1 от основной R-линии [23]). Для РЗ ионов, в которых оптические /-электроны заэкранированы заполненными s- и /7-оболочками, подобные смещения составляют менее 1 см"1. Для их исследования требуется аппаратура с высоким спектральным разрешением. Преимущественно для изучения парных центров РЗ ионов используют технику селективного лазерного возбуждения (см., например, [24-26]). В ряде случаев, когда неоднородное уширения линий мало, возможно применение метода фурье-спектроскопии. Техника фурье-спектроскопии позволяет исследовать спектры с высоким разрешением в широком спектральном интервале.

Целью данной работы был поиск и исследование парных центров | | 3+

Но -Но и Тт -Тт в кристаллах LiYF4 и LiLuF4 методом оптической фурье-спектроскопии.

В ходе проведенной работы были получены следующие основные результаты, которые определяют ее научную новизну:

• На основе проведенных исследований парных центров в кристал

• О I ' лах LiMF4:Ho методами оптической спектроскопии показано, что

О I парное взаимодействие ионов Но имеет магнитно- дипольную природу.

• Показано, что для описания спектра парных центров Но3+-Но3+ и о I о t

Tm -Tm необходимо учитывать локальную деформацию кристаллической решетки.

• Построена схема энергетических уровней иона Тш3+ в кристаллах LiMF4 (M=Y или Lu): впервые для кристаллов LiLuF4 и более точная для LiYF4.

• Обнаружена сверхтонкая структура (СТС) линий в оптических о | спектрах кристаллов LiMF4:Tm (M=Y или Lu). На основании измеренной величины сверхтонкого расщепления определены значения g-факторов, оценена величина магнитного поля, создаваемого электронами иона Тш3+ на его ядре. Это первое наблюдение СТС в оптическом спектре иона Тш3+ в кристаллах.

• Обнаружена изотопическая структура в спектрах кристаллов LiYF4:Tm'+ и LiLuF4:Tm3+, вызванная изотопическим беспорядком в литиевой подрешетке кристалла, и получены новые сведения о механизме образования этой структуры. Эти данные можно использовать для проверки и совершенствования количественной теории изотопических эффектов.

Практическая ценность.

Ох "5л.

Исследуемые кристаллы LiYF4:Ho и LiYF4:Tm являются современными лазерными материалами, поэтому спектроскопическая информация о взаимодействии между РЗ ионами в них может быть полезной для применения в квантовой электроники. Сведения о сверхтонкой структуре уровней Тш3+ представляет интерес для возможных применений в квантовых компьютерах и квантовой памяти.

Публикации и апробация работы. Материалы диссертационной работы представлены в работах [27-36] и были доложены на следующих конференциях: International Conference on Physics of Optical Materials and Devices (ICOM), Herceg Novi, Montenegro, august 31th - September 2nd, 2006; 6th International Conference on /^elements (ICFE 6), 4-9 September 2006, Wroclaw, Poland; XII Всероссийской конференции «Оптика и спектроскопия конденсированных сред», Краснодар, 1-7 октября 2006; XIII Feofilov symposium on spectroscopy of crystals doped by rare earth and transition metal ions, July 9-13, 2007 Irkutsk, Listvyanka; the First International Conference on Rare Earth Materials (REMAT), 21-26 September, 2008, Karpacz, Poland.

Доклады по результатам работы были премированы на двух Молодежных конкурсах научных работ ИСАН.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Глава I представляет собой литературный обзор, из которого следует постановка задачи. Во второй главе описана методика проведения исследования и экспериментальное оборудование. Третья глава посвящена изучению парных центров Но - Но" в LiMF4 (M=Y, Lu). В главе IV представлено спектроскопическое исследование высокого разрешения парных центров Tm3+-Tm3+, а также сверхтонкого взаимодействия и изотопических эффектов в спектрах одиночных ионов Тт в кристаллах LiYF4. В заключении перечислены основные результаты работы. Полный объем диссертации составляет 106 страниц, включая 59 рисунков и 14 таблиц. Список литературы содержит 81 наименование.

Основные результаты данной главы представлены в работах [28, 30, 31,36]. ч

Заключение

В представленной работе проведено исследование парных центров Но -Но в активированных кристаллах LiMF4:Ho (M=Y или Lu), интересных модельных системах, весьма актуальных также для различных применений. Показано, что в оптических спектрах кристаллов LiMF4:Ho3+ в области переходов э/8—>5/6,7 наблюдаются слабые линии, принадлежащие димерам Но,+-Но3+. Данный вывод был сделан на основе характера зависимости интенсивности линии от концентрации РЗ ионов в кристалле. Это первое на

О i блюдение линий РЗ димеров в оптических спектрах кристаллов LiMF4:Ho . В рамках предположения о магнитном диполь-дипольном характере взаимодействия между ионами гольмия, образующими димер, выполнен расчет спектра парных центров различных типов. При этом в качестве классификатора служило расстояние между ионами, образующими парный центр. В результате расчета были получены значения расщепления АЕ основного состояния для парных центров различных типов. Сравнение вычисленных расщеплений АЕтеор с полученными экспериментально ДЕЭКСП подтверждает основную роль магнитного диполь-дипольного взаимодействия в формировании спектра димеров и говорит о проявлении в спектре как минимум двух типов димеров. Далее было показано, что для объяснения спектра парных центров необходимо учитывать локальные искажения кристаллического поля для РЗ ионов димера, вызванные замещением ионов Y ионами Но . Для подтверждения данного вывода были специально исследованы спектры кристаллов LiLuF4:Ho3+, в которых этот эффект проявился сильнее ввиду большей разницы в ионных радиусах ионов гольмия и лютеция. Действительно, в спектрах LiLuF4:Ho3+ линии димеров Но3+-Но3+ больше смещены относительно линий одиночных ионов Но3+, по сравнению со спектрами кристаллов LiYF4:Ho3+.

В другой части работы, посвященной исследованию с высоким спек

Л I тральным разрешением ионов Tm в LiMF4 (M=Y или Lu), проведен подробный анализ оптических спектров LiMF4:Tm . Прежде всего, построена более точная по сравнению с прежними результатами схема энергетических уровней РЗ иона в матрице LiYF4. Для кристаллов! LiLuF4 подобное исследование т I проведено впервые. Всего было исследовано семь мультиплетов иона Tm : основной 3Н6 и возбужденные 3F4, 3Н5, 3Н4, 3F3, 3F2, 'G4. Показано, что для всех перечисленных мультиплетов (кроме 3Н5) в спектре иона Тт3+ преимущественно наблюдаются электродипольные переходы. Обнаружен не наблюдавшийся ранее интенсивный магнитодипольный переход в мультиплете 3Н5. Используя схему энергетических уровней Tm в LiYF4, построенную на основе анализа спектров, наш коллега из Казанского Государственного Университета Б.З. Малкин выполнил расчет по теории кристаллического поля. В результате были получены параметры кристаллического поля, построены волновые функции, вычислены значения g-факторов и сверхтонких расщеплений уровней Tm в LiYF4.

В экспериментальных спектрах кристаллов LiYF4:Tm3+ и LiLuF4:Tm3+ нам удалось зарегистрировать сверхтонкую структуру (линия 14518 см"1 в LiYF4 и 14525 см"1 в LiLuF4). Это первое и единственное наблюдение сверхтонкого расщепления линий тулия в оптических спектрах кристаллов. Используя экспериментальное значение расщепления уровня гfJ^Fi), имеющего хорошо разрешенную сверхтонкую структуру, были вычислены его g-фактор и величина магнитного поля Н(0), создаваемого электронами на ядре в состоянии Гз^(3/^з). Полученное значение = 5.17 по порядку величины хорошо согласуется с вычисленным теоретически — 3.83. Оценка величины Н(0) составила 3.3 х 106Гс.

Обнаружена структура спектральных линий моноизотопного тулия, вызванная изотопическим беспорядком в литиевой подрешетке матриц LiYF4 и LiLuF4. При этом впервые наблюдалась изотопическая структура двух типов. Полученные новые сведения о механизме образования этой структуры можно использовать для проверки и совершенствования количественной теории изотопических эффектов.

7.1 **> <

Завершает данную работу исследование парных центров Tm -Tm в о ъ л

LiMF4. В экспериментальных спектрах в области переходов Н^ Н5, F3 быо i о г ли обнаружены новые линии, принадлежащие димерам Tm -Tm . Показано, что эти линии, являющиеся спутниками линий одиночного центра Тт3+, принадлежат различным типам парных центров (не менее семи). И хотя природа взаимодействия между ионами, образующими РЗ парный центр, не обсуждается, было установлено, что важную роль в формирование спектра этих димеров играют локальные искажения кристаллического поля. Кроме того, обнаружена изотопическая структура линий парных центров.

Конечно, целый ряд новых фактов, выявленных при проведении работы, остался за пределами темы диссертации. Так, например, были получены интересные сведения о резонансном уширении основного состояния ионов тулия и об электрон-фононном взаимодействии в кристаллах LiYF4:Tm3+. Автор, выражает надежду, что в скором времени эта информация будет подробно изучена и представлена вниманию научной общественности.

В заключение хочу поблагодарить, прежде всего, своих близких: родителей Сергея Дмитриевича и Любовь Афанасьевну, сестру Наташу и любимую супругу Викторию за веру в меня и оказанную поддержку.

Крайне признателен своим научным руководителям: Марине Николаевне Поповой за проявленное терпение и прекрасное руководство, Сергею Анатольевичу Климину за становление в моем лице нового физика-экспериментатора.

Сердечно благодарю за сотрудничество коллег по работе: Нарожного Михаила Владимировича, Новикову Надежду Николаевну, Чукалину Елену Петровну и Маврина Бориса Николаевича, с которым было приятно работать.

Отдельные слова благодарности выражаю ставшими мне близкими друзьями Станиславчуку Тарасу Николаевичу и Болдыреву Кириллу Николаевичу.

Борису Залмановичу Малкину выражаю признательность за тесное сотрудничество и плодотворные обсуждения полученных результатов.

Хочу поблагодарить Кораблеву С. Д., Абдулсабирова Р. Ю., Петрову М. Н. и Егорова В.И. за выращенные образцы кристаллов прекрасного качества, Ткачук А. М. за интерес к работе.

Отдельная благодарность руководству Института спектроскопии РАН за предоставленную возможность заниматься научно-исследовательской деятельностью на уникальном оборудовании сектора фурье-спектроскопии.

1. Chichlis Е.Р., Naiman C.S., Folweiler R.S., Gabbe D.R., Jenssen H.P., Linz A., High-Efficiency Room-Temperature 2.06-Micrometer Laser Using Sensitized Ho3*: YLF, Appl. Phys. Letters 19 (1971) 119-121.

2. A.A. Kaminskii, Crystalline Lasers: Physical Processes and Operating Schemes, Boca Raton: CRC Press, 1996.

3. W. Koechner, Solid-State Laser Engineering, Berlin: Springer, 1999.

4. N. Coluccelli, G. Galzerano, P. Laporta, F. Cornacchia, D. Parisi, and M. Tonelli, Tm-doped LiLuF4 crystal for efficient laser action in the wavelength range from 1.82 to 2.06 ftm, Opt. Lett., 32 (2007), 2040-2042.

5. N. Coluccelli, G. Galzerano, D. Parisi, M. Tonelli, and P. Laporta, Diode-pumped single-frequency Tm:LiLuF4 ring laser, Opt. Lett., 33 (2008) 19511953.

6. N. Ohlsson, R.K. Mohan, and S. Kroll, Quantum computer hardware based on rare-earth-ion-doped inorganic crystals, Optics Commun. 201 (2002) 71-77.

7. J. Wesenberg, K. Moelmer, Robust quantum gates and a bus architecture for quantum computing with rare-earth-ion doped crystals, Phys. Rev. A 68 (2003) 012320-012324.

8. Longdell J J., PhD thesis, The Australian National University, 2003.

9. O. Guillot-Noel, Ph. Goldner, E. Antic-Fidancev, J. L. Le Gouet, Analysis of magnetic interactions in rare-earth-doped crystals for quantum manipulation, Phys. Rev. В 71 (2005), 174409-174415.

10. F. de Seze, A. Louchet, V. Crozatier, I. Lorgere, F. Bretenaker, J.-L. Le Gouet O. Guillot^Nk^l, Ph. Goldner, Experimental tailoring of a three-Level L system in Tm3+:YAG, Phys. Rev. В 73 (2006) 085112-085123.

11. A. Louchet, J.S. Habib, V. Crozatier, I. Lorgere, F. Goldfarb, F. Bretenaker, J.-L. Le Gouet, O. Guillot-Noel, Ph. Goldner, Branching ratio measurement of а Л system in Tm3+:YAG under magnetic field, Phys. Rev. В 75 (2007) 035131.

12. S. Bertaina, S. Gambarelli, A. Tkachuk, I. N. Kurkin, B. Malkin, A. Stepanov, and B. Barbara, Rare-earth solid-state qubits, Nature Nanotech-nology 2 (2007) 39-42.

13. Richard I. Epstein, Melvin I. Buchwald, Bradley C. Edwards, Timothy R. Gosnell, and Carl E. Mungan, Observation of laser-induced fluorescent cooling of a solid, Nature 377 (1995) 500-503.

14. С. E. Mungan, M. I. Buchwald, В. C. Edwards, R. I. Epstein, and T. R. Gosnell, Laser Cooling of a Solid by 16 К Starting from Room Temperature, Phys. Rev. Lett. 78 (1997) 1030-1033.

15. C.W. Hoyt, M. Sheik-Bahae, R. I. Epstein, В. C. Edwards, and J. E. Anderson, Observation of anti-stokes fluorescence cooling in thulium-doped glass, Phys. Rev. Lett. 85 (2000), 3600-3603.

16. S.R. Bowman, C.E. Mungan, New materials for optical cooling, Appl. Phys. В 71 (2000), 807-811.

17. J. Thiede, J. Distel, S. R. Greenfield, and R. I. Epstein, Cooling to 208 К by optical refrigeration, Appl. Phys. Lett. 86 (2005), 154107.

18. M. Sheik-Bahae and R. I. Epstein, Optical refrigeration, Nat. Photonics 1 (2008) 693-699.

19. Angel J. Garcia-Adevaa, Rolindes Baldaa, and Joaquin Femandeza, Laser cooling of Er3 -doped low-phonon materials: Current status and outlook, Optical Materials, in press.

20. S. R. Bowman, Lasers without internal heat generation, IEEE J. Quantum Electron. 35 (1999) 115-122.

21. С. E. Mungan, Thermodynamics of radiation-balanced lasing, J. Opt. Soc. Am. В 20 (2003) 1075-1082.

22. S. R. Bowman, S.P. O'Connor, S Biswal, Ytterbium laser with reduced thermal loading, IEEE J. Quantum Electron. 41 (2005) 1510-1517.

23. L.F. Mollenauer, A.L. Schawlow, Piezospectroscopic Studies of Exchange-Coupled Cr3+ Ion Pairs in Ruby, Phys. Rev. 168 (1968) 309-317.

24. R.B. Barthem, R. Buisson, J.C. Vial. H. Harmand, Optical properties ofNd3* pairs in LiYF4 — existence of a short range interaction, J. Lumin 34 (1985) 295-305.

25. R.B. Barthem, R. Buisson, F. Madeore, J.C. Vial, J.P. Chaminade, De-excitation processes of optically excited N<£+ pairs in CsCdBr3, J. Phys. France 48 (1987) 379-387.

26. Marjorie Mujaji, G. D. Jones, and R. W. G. Syme, Site-selective spectroscopy ofHo3+ ions in CsCdBr3 crystals, Phys. Rev. В 48 (1993) 710-725.

27. D.S. Pytalev, S.A. Klimin, M.N. Popova, High-resolution optical study of Ho3+-Ho3+ pairs in LiYi.xHoxF4 crystals, Phys. Lett. A 372 (2008) 2332-2335.

28. D.S. Pytalev, S.A. Klimin, M.N. Popova, Spectral signatures of hyperfine and isotopic effects and of Tm3+—Tm3+ pairs in LiYF4:Tm, Phys. Lett. A 372 (2008) 3506-3509.

29. Д-С. Пыталев, C.A. Климин, M.H. Попова, Линии парных центров Но3+—Но3+ в оптических спектрах кристаллов LiYF4 и LiLuF4, ФТТ 50 (2008) 1589-1592.

30. D.S. Pytalev, S.A. Klimin, M.N. Popova, Optical high-resolution spectroscopic study of Tm3+ crystal-field levels in LiLuFJI Journal of Rare Earths — принято в печать.

31. S.A. Klimin, D.S. Pytalev, Tm interactions in LiYF4 as studied by high-resolution spectroscopy!7 Journal of Rare Earths принято в печать.

32. D. Pytalev, M. Popova, S. Klimin, Optical spectra of Ho3+ ion pairs in LiYFJ!Book of Abstracts of 6th International Conference on f-elements, Wroclaw, Poland, 2006. P. - BP 36.

33. Д.С. Пыталев, М.Н. Попова, С.А. Климин, Оптические спектры парных центров Но3+-Но3+ в кристаллах LiYF4 и LiLuFJ/ Тезисы докладов XII Всероссийской конференции «Оптика и спектроскопия конденсированных сред», Краснодар, Россия, 2006. С. 61.

34. D.S. Pytalev, M.N. Popova, S.A. Klimin, Optical spectra of rare-earth ion pairs in LiYF4 and LiLuF4HAbstr. of XIII Feofilov symposium on spectroscopy of crystals doped by rare-earth and transition metal ions, Irkutsk, Russia, 2007. P. 108.

35. D. Pytalev, S. Klimin, M. Popova, High-resolution spectroscopy of LiLuF4 crystals// Book of Abstracts of the First International Conference on Rare Earth Materials, Karpacz, Poland, 2008. P. P48.

36. P. Blanchfield, Tu Hailing, A.J. Miller, G.A. Saunders, and B. Chapman, Vibrational anharmonicity of oxide and fluoride scheelites, J. Phys. C.: Solid State Phys. 16 (1983) 3851-3859.

37. E. Garcia and R.R. Ryan, Structure of the laser host material LiYF4, Acta Cryst. С 49 (1993) 2053-2054.

38. N. Karayianis, Theoretical energy levels and g values for the 4I terms ofNcf+ and Er3+ in LiYF4, J. Phys. Chem. Solids 32 (1971) 2385-2391.

39. Vishwamittar and S P Puri, Interpretation of the ciystal-field parameters in a rare-earth substituted LiYF4 ciystal, J. Phys. C: Solid State Phys. 7 (1974) 1337-1343.

40. M.N. Popova, N.I. Agladze, Hyperfme structure in optical spectra of LiYF4-Ho3+: forbidden transitions, Molecular Physics 102 (2004) 13151318.

41. H.P. Jenssen, A. Linz, R.P. Leavitt, C.A. Morrison, D.E. Wortman, Analysis of the optical spectrum ofTm3+ in LiYF4, Phys. Rev. В 11 (1975) 92-101.

42. L. M. Henling, Gary L. McPherson, EPR spectra of magnetically coupled pairs of Gd3+ ions in crystals of CsMgCl^, CsMgBr3, and CsCdBr$, Phys. Rev В 16 (1977) 4756-4760.

43. Б.К.Джолдошов, М.М. Кидибаев, Т.С. Королева, А.Н. Черепанов, Д.В. Райков, В.Ю. Иванов, О.В. Рябухин, Ионолюминесценция кластеров Ей —Ей в монокристаллах NaF:Eu, ФТТ 47 (2005) 1415-1416.

44. W.M. Yen, W.C. Scott, P.L. Scott, Correlation of the Orbach Relaxation Coefficient with Optical Linewidths: LaF3: Er3+, Phys. Rev. 137 (1965) A1109-A1112.

45. Воронько Ю.К., Соболь A.A., ЯМР Z/Alв смешанных гранатах

46. YxEr3.xAl5012 II Тр. ФИАН. 1977.- Т.98.- С.41-77.

47. О. Guillot-Noel, Ph. Goldner, P. Higel, D. Gourier, A practical analysis of electron paramagnetic resonance spectra of rare earth ion pairs, J. Phys.: Condens. Matter 16 (2004) R1-R24.

48. J. M. Baker, Interactions between ions with orbital angular momentum in insulators, Rep. Prog. Phys. 34 (1971) 109-173 and references therein.

49. Prinz G. A., Optical Absorption Spectra of Coupled Nd3+ Ions in NdCl3 and NdBr3, Phys. Rev. 152 (1966) 474-481.

50. Vial J. C., Barthem R. В., Madeore F., Line narrowing capabilities of Ncf+ pairs in LiYF4, Journal de Physique, C7 (1985) 555-559.

51. Barthem R. В., Vial J. C., Madeore F., Two-photon absorption by ions pairs in solids as a technique for homogeneous linewidth, J. Lumin. 34 (1985) 47-56.

52. R. В. Barthem, Ph. D. Thesis, L'Universite Scientifique Technolo-gique et Medicale de Grenoble (1987).

53. Boukhris M., Jandl S., Guillot-Noel O., Gourier D., Gesland J. Y., Infrared and Zeeman effect measurements of ferromagnetically coupledions in weakly doped LiYF4 crystals, J. Physics and Chemistry of Solids 63 (2002) 525-533.

54. Barthem R. В., Buisson R., Vial J. C., Coexistence of Wo excitation transfer mechanisms in

55. YF4:Pr3\ J. Lumin. 38 (1987) 190-192.

56. Н.И. Багданскис, B.C. Букреев, Г.Н. Жижин, M.H. Попова, Инфракрасные спектрометры высокого разрешения', в кн. под ред. Рау-тиана С.Г. «Современные тенденции в технике спектроскопии», Новосибирск: Наука СО, 1982, с. 153-212.

57. N. I. Agladze, М. N. Popova, Hyperfine structure in optical spectra of L1YF4-H0, Solid State Comm. 55 (1985) 1097-1100.

58. A. Abragam, B. Bleaney, Electron Paramagnetic Resonance of Transition Ions, Oxford University Press, Oxford, 1970.

59. Н.И. Агладзе, E.A. Виноградов, M.H. Попова, Проявление квадру-польного сверхтонкого взаимодействия и взаимодействия меэ/сду уровнями в оптическом спектре кристалла LiYF^Ho, ЖЭТФ 91 (1986) 1210-1217.

60. Е.Р. Chukalina and M.N. Popova, Hyperfine structure of infrared transitions in LiYF4:Er3+, Phys. Lett. A 262 (1999) 191-194.

61. G. F. Imbusch, W. M. Yen, A. L. Schawlow, G. E. Devlin, and J. P. Remeika, Isotope Shift in the R Lines of Chromium in Ruby and MgO, Phys. Rev. 136 (1964) A481 A486.

62. C. Y. Huang, Isotope Effect in Ciystal-Field Splitting, Phys. Rev. 1618 (1968) 334-336

63. A. Hoffmann, U. Scherz, John-teller effect and zero-phonon line isotope shifts of transition metals in II—VI compounds, Journal of Crystal Growth 101 (1990)385-392.

64. N.I. Agladze, M.N. Popova, G.N. Zhizhin, V.J. Egorov, M.A. Petro-va, Isotope structure in optical spectra of LiYF4:Ho3+, Phys. Rev. Lett. 66(1991)477-480.

65. Н.И. Агладзе, M.A. Корейба, Б.З.Малкин, B.P. Пекуровский, М.Н. Попова, Изотопические эффекты в структуре решетки, в колеба6 7тельных и оптических спектрах кристаллов Li\ Li.xYF4:Ho, ЖЭТФ 104 (1993) 4171-4193.

66. Е.Р. Chukalina, M.N. Popova, S.L. Korableva, R.Yu. Abdulsabirov, Fine structure of spectral lines in LiYF4:Er3+ due to isotopic disorder in the lattice, Phys. Lett. A 269 (2000) 348-350.

67. Г.С. Ландсберг, Общий курс физики, том 3 Оптика, издание четвертое, переработанное, Государственное издательство технико-теоретической литературы 1957.

68. Агладзе Н. И., Виноградов Е.А., Попова М. Н., Эффект заимствования интенсивности в оптическом спектре кристалла LiYF4-Ho, Оптика и спектроскопия 61 (1986) 3-5. 1

69. Абрамов А. П., Агладзе Н.' И., Герловин И. Я., Попова М. Н., Кооперативное поглощение и комбинаг/ионная люмисценция в критсал-лах LiHoF4ll Оптика и спектроскопия, 1988, N 64. С. 1042-1046.

70. W. Wu, В. Ellman, Т. Rosenbaum, G. Aeppli, and D. H. Reich, From classical to quantum glass II Phys. Rev. Lett., 67 (1991) 2076-2079.

71. P. Blanchfield, Tu Hailing, A.J. Miller, G.A. Saunders, and B. Chapman, Vibrational anharmonicity of oxide and fluoride scheelites, J. Phys. C.: Solid State Phys. 16 (1983) 3851-3859.

72. R.D. Shanon, C.T. Prewitt, Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides, Acta Cryst. A32 (1976) 751-767.

73. Г.С. Шакуров, Б.З. Малкин, М.В. Ванюнин, C.JT. Кораблева, Перестраиваемая высокочастотная ЭПР-спектроскопия кристаллов L1YF4 и LiLuF'4, активированных редкоземельными ионами, Физика твердого тела. 50 (2008) 1559-1564.

74. М. Dulick, G.E. Faulkner, NJ. Cockroft, D.C. Nguyen, Spectroscopy and dynamics of upconversion in Tm3+:YLiF4, J. Lumin. 48&49 (1991) 517521.

75. С. А. Алыиулер, Б.М. Козырев, Электронный парамагнитный резонанс, Наука, Москва, 1972.

76. К. Rjnak and W.F. Krupke, Energy levels of Ho3+ in LaCl3, J. Chem. Phys. 46 (1967) 3532.

77. R.Yu. Abdulsabirov, A.A. Kazantsev, S.L. Korableva, B.Z. Malkin, S.I. Nikitin, A.L. Stolov, The nonlinear Zeeman and paras friction effects in luminescence spectra of LiY\.xTmxF4 (0.02<x<l) crystals, J. Lumin. 117 (2006) 225-232.

78. A.B. Винокуров, Б.З. Малкин, А.И. Поминов, А.Л. Столов, Пъе-зоиндуцированный линейный дихроизм оптического спектра 4f -оболочки и электрон-фононное взаимодействие в кристалле LiYF4 169Тт3+, Физика твердого тела 28 (1986) 381-387.

79. А.В. Винокуров, Б.З. Малкин, А.И. Поминов, А.Л. Столов, Электрон-деформационное взаимодействие и пъезоспектроскопические характеристики кристалла LiTmF4, Физика твердого тела 28 (1988) 34263430.1. Public Class Form

80. For к = 0 To n 1 'Randomize()filling the matrix: For i = 0 To d + 1