……摻雜體系局域微觀結(jié)構(gòu)理論研究

李會(huì)麗

摘要用三角對(duì)稱下3d5組態(tài)離子的完全能量矩陣方法， 通過(guò)理論模擬電子順磁共振EPR譜， 研究了Fe3+離子摻雜到石榴石晶體YAG（Y3Al5O12）和LAG（Lu3Al5O12）中形成的絡(luò)合物離子（FeO6）9-的局域微觀結(jié)構(gòu). 結(jié)果表明，摻雜體系YAG：Fe3+中絡(luò)合物離子（FeO6）9-的FeO鍵長(zhǎng)R為2.017 4 ， LAG：Fe3+中絡(luò)合物離子（FeO6）9-的R為2.029 6 ， 與相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合. 并且YIG（Y3Fe5O12） 和 Fe2O3光譜數(shù)據(jù)計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)也一致.

關(guān)鍵詞石榴石晶體； 微觀結(jié)構(gòu)； 光譜； 完全能量矩陣

中圖分類號(hào)O56 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)10002537（2014）04005705

1理論方法

2計(jì)算結(jié)果與討論

3結(jié)論

基于配體場(chǎng)理論，通過(guò)理論模擬電子順磁共振EPR譜，計(jì)算了石榴石摻雜體系YAG：Fe3+和LAG：Fe3絡(luò)合物離子（FeO6）9-的局域微觀結(jié)構(gòu)， 得出以下兩點(diǎn)：

（1）摻雜體系中將會(huì)發(fā)生拉伸效應(yīng)是由摻雜離子的半徑大于主晶體中主離子的半徑?jīng)Q定的， 以至于雜質(zhì)離子將沿著C3軸向外推氧（O2-）配體；（2）當(dāng)A4 從28.048 au增加到30.186 au時(shí)， 對(duì)兩種摻雜晶體的扭曲參數(shù)（R的影響相似約減少0.030 ， 而對(duì)扭曲參數(shù)Δθ的影響相差10倍左右.作者推測(cè)由于c占位離子的不同， 導(dǎo)致相同的Fe3+離子摻雜到兩種晶體中， 引起明顯的不同程度的影響.

參考文獻(xiàn)：

[1]〖ZK（#〗KUANG X Y， CHEN Z H. Groundstate zerofield splitting for the Fe3+ ion in a cubic field[J]. Phys Rev B， 1987，36（1）：797798.

[2]KUANG X Y. Analysis of the electron paramagnetic resonance zerofield splitting for Fe3+ in sapphire[J]. Phys Rev B， 1987，36（1）：712714.

[3]GERLOCH M， SLADE R C. Ligandfield parameters[M]. Oxford： Cambridge University Press， 1973.

[4]SUGANO S， TANABE Y， KZMIMURA H. Multiplets of transition METAL ions in crystsls[M]. New York： Macmillan Press， 1970.

[5]SHARMA R R， DU T P. Zerofield splitting of sstate Ions I pointmultipole model[J]. Phys Rev， 1966，149（1）：257269.

[6]HEMPEL J C， MILLER M E. Trigonal ligand field and zero field splitting diagrams for the d5 configuration[J]. J Chem Phys， 1976，64（11）：43074313.

[7]GOPAL N O， NARASIMHULU K V， LAKSHMANA R J. Optical absorption， EPR infrared and Raman spectral studies of clinochlore mineral[J]. J Phys Chem Solids， 2004，65（11）：18871993.

[8]NISTOR S V， GOOVAERTS E， SCHOEMAKER D. Trapped hole Fe3+centres in layered CdCl2：Fe crystals [J]. J Phys Condens Matter， 1994，13（6）：26192630.

[9]EDGAR A. Electron paramagnetic resonance studies of divalent cobalt ions in some chloride salts [J]. J Phys C： Solid State Phys， 1976，23（9）：43044314.〖ZK）〗

[10]〖ZK（#〗ZHENG W C， WU S Y. Local tilting angles τ for Fe+ in Cd2+ site and Fe3+ in Si4+ site of CdSiP2 semiconductor spectrochim [J]. Acta Part A， 2002，58（8）：17791783.

[11]KUANG X Y， GOU Q Q， ZHOU K W. Theory of covalent magnetic exchange interaction for diiron（III） core in the active site of ribonucleotide reductase [J]. Phys Lett A， 2002，293（5）：293298.

[12]CURIE D， BARTHON C， CANNY B. Covalent bonding of Mn2+ ions in octahedral and tetrahedral coordination [J] . J Chem Phys， 1971，61（8）：30483062.

[13]YEOM T H， CHOH S H. EPR study of Fe3+ impurities in crystalline BiVO4 [J]. Phys Rev B， 1996，53（6）：34153421.

[14]KUANG X Y， LU C. Characterization of electron transition energies and trigonal distortion of the （FeO6）9- coordination complex in the Al2O3 system： A simple method for transitionmetal ions in a trigonal field[J]. J Phys Chem A， 2006，110（39）：1135311358.

[15]SHERMAN D M. The electronic structure of Fe3+ coordination sites in iron oxides. Applications to spectra， bonding， and magnetism[J]. Phys Chem Minerals， 1985，12（3）：161175.

摘要用三角對(duì)稱下3d5組態(tài)離子的完全能量矩陣方法， 通過(guò)理論模擬電子順磁共振EPR譜， 研究了Fe3+離子摻雜到石榴石晶體YAG（Y3Al5O12）和LAG（Lu3Al5O12）中形成的絡(luò)合物離子（FeO6）9-的局域微觀結(jié)構(gòu). 結(jié)果表明，摻雜體系YAG：Fe3+中絡(luò)合物離子（FeO6）9-的FeO鍵長(zhǎng)R為2.017 4 ， LAG：Fe3+中絡(luò)合物離子（FeO6）9-的R為2.029 6 ， 與相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合. 并且YIG（Y3Fe5O12） 和 Fe2O3光譜數(shù)據(jù)計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)也一致.

關(guān)鍵詞石榴石晶體； 微觀結(jié)構(gòu)； 光譜； 完全能量矩陣

中圖分類號(hào)O56 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)10002537（2014）04005705

1理論方法

2計(jì)算結(jié)果與討論

3結(jié)論

基于配體場(chǎng)理論，通過(guò)理論模擬電子順磁共振EPR譜，計(jì)算了石榴石摻雜體系YAG：Fe3+和LAG：Fe3絡(luò)合物離子（FeO6）9-的局域微觀結(jié)構(gòu)， 得出以下兩點(diǎn)：

（1）摻雜體系中將會(huì)發(fā)生拉伸效應(yīng)是由摻雜離子的半徑大于主晶體中主離子的半徑?jīng)Q定的， 以至于雜質(zhì)離子將沿著C3軸向外推氧（O2-）配體；（2）當(dāng)A4 從28.048 au增加到30.186 au時(shí)， 對(duì)兩種摻雜晶體的扭曲參數(shù)（R的影響相似約減少0.030 ， 而對(duì)扭曲參數(shù)Δθ的影響相差10倍左右.作者推測(cè)由于c占位離子的不同， 導(dǎo)致相同的Fe3+離子摻雜到兩種晶體中， 引起明顯的不同程度的影響.

參考文獻(xiàn)：

[1]〖ZK（#〗KUANG X Y， CHEN Z H. Groundstate zerofield splitting for the Fe3+ ion in a cubic field[J]. Phys Rev B， 1987，36（1）：797798.

[2]KUANG X Y. Analysis of the electron paramagnetic resonance zerofield splitting for Fe3+ in sapphire[J]. Phys Rev B， 1987，36（1）：712714.

[3]GERLOCH M， SLADE R C. Ligandfield parameters[M]. Oxford： Cambridge University Press， 1973.

[4]SUGANO S， TANABE Y， KZMIMURA H. Multiplets of transition METAL ions in crystsls[M]. New York： Macmillan Press， 1970.

[5]SHARMA R R， DU T P. Zerofield splitting of sstate Ions I pointmultipole model[J]. Phys Rev， 1966，149（1）：257269.

[6]HEMPEL J C， MILLER M E. Trigonal ligand field and zero field splitting diagrams for the d5 configuration[J]. J Chem Phys， 1976，64（11）：43074313.

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[8]NISTOR S V， GOOVAERTS E， SCHOEMAKER D. Trapped hole Fe3+centres in layered CdCl2：Fe crystals [J]. J Phys Condens Matter， 1994，13（6）：26192630.

[9]EDGAR A. Electron paramagnetic resonance studies of divalent cobalt ions in some chloride salts [J]. J Phys C： Solid State Phys， 1976，23（9）：43044314.〖ZK）〗

[10]〖ZK（#〗ZHENG W C， WU S Y. Local tilting angles τ for Fe+ in Cd2+ site and Fe3+ in Si4+ site of CdSiP2 semiconductor spectrochim [J]. Acta Part A， 2002，58（8）：17791783.

[11]KUANG X Y， GOU Q Q， ZHOU K W. Theory of covalent magnetic exchange interaction for diiron（III） core in the active site of ribonucleotide reductase [J]. Phys Lett A， 2002，293（5）：293298.

[12]CURIE D， BARTHON C， CANNY B. Covalent bonding of Mn2+ ions in octahedral and tetrahedral coordination [J] . J Chem Phys， 1971，61（8）：30483062.

[13]YEOM T H， CHOH S H. EPR study of Fe3+ impurities in crystalline BiVO4 [J]. Phys Rev B， 1996，53（6）：34153421.

[14]KUANG X Y， LU C. Characterization of electron transition energies and trigonal distortion of the （FeO6）9- coordination complex in the Al2O3 system： A simple method for transitionmetal ions in a trigonal field[J]. J Phys Chem A， 2006，110（39）：1135311358.

[15]SHERMAN D M. The electronic structure of Fe3+ coordination sites in iron oxides. Applications to spectra， bonding， and magnetism[J]. Phys Chem Minerals， 1985，12（3）：161175.

摘要用三角對(duì)稱下3d5組態(tài)離子的完全能量矩陣方法， 通過(guò)理論模擬電子順磁共振EPR譜， 研究了Fe3+離子摻雜到石榴石晶體YAG（Y3Al5O12）和LAG（Lu3Al5O12）中形成的絡(luò)合物離子（FeO6）9-的局域微觀結(jié)構(gòu). 結(jié)果表明，摻雜體系YAG：Fe3+中絡(luò)合物離子（FeO6）9-的FeO鍵長(zhǎng)R為2.017 4 ， LAG：Fe3+中絡(luò)合物離子（FeO6）9-的R為2.029 6 ， 與相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合. 并且YIG（Y3Fe5O12） 和 Fe2O3光譜數(shù)據(jù)計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)也一致.

關(guān)鍵詞石榴石晶體； 微觀結(jié)構(gòu)； 光譜； 完全能量矩陣

中圖分類號(hào)O56 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)10002537（2014）04005705

1理論方法

2計(jì)算結(jié)果與討論

3結(jié)論

基于配體場(chǎng)理論，通過(guò)理論模擬電子順磁共振EPR譜，計(jì)算了石榴石摻雜體系YAG：Fe3+和LAG：Fe3絡(luò)合物離子（FeO6）9-的局域微觀結(jié)構(gòu)， 得出以下兩點(diǎn)：

（1）摻雜體系中將會(huì)發(fā)生拉伸效應(yīng)是由摻雜離子的半徑大于主晶體中主離子的半徑?jīng)Q定的， 以至于雜質(zhì)離子將沿著C3軸向外推氧（O2-）配體；（2）當(dāng)A4 從28.048 au增加到30.186 au時(shí)， 對(duì)兩種摻雜晶體的扭曲參數(shù)（R的影響相似約減少0.030 ， 而對(duì)扭曲參數(shù)Δθ的影響相差10倍左右.作者推測(cè)由于c占位離子的不同， 導(dǎo)致相同的Fe3+離子摻雜到兩種晶體中， 引起明顯的不同程度的影響.

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[3]GERLOCH M， SLADE R C. Ligandfield parameters[M]. Oxford： Cambridge University Press， 1973.

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[5]SHARMA R R， DU T P. Zerofield splitting of sstate Ions I pointmultipole model[J]. Phys Rev， 1966，149（1）：257269.

[6]HEMPEL J C， MILLER M E. Trigonal ligand field and zero field splitting diagrams for the d5 configuration[J]. J Chem Phys， 1976，64（11）：43074313.

[7]GOPAL N O， NARASIMHULU K V， LAKSHMANA R J. Optical absorption， EPR infrared and Raman spectral studies of clinochlore mineral[J]. J Phys Chem Solids， 2004，65（11）：18871993.

[8]NISTOR S V， GOOVAERTS E， SCHOEMAKER D. Trapped hole Fe3+centres in layered CdCl2：Fe crystals [J]. J Phys Condens Matter， 1994，13（6）：26192630.

[9]EDGAR A. Electron paramagnetic resonance studies of divalent cobalt ions in some chloride salts [J]. J Phys C： Solid State Phys， 1976，23（9）：43044314.〖ZK）〗

[10]〖ZK（#〗ZHENG W C， WU S Y. Local tilting angles τ for Fe+ in Cd2+ site and Fe3+ in Si4+ site of CdSiP2 semiconductor spectrochim [J]. Acta Part A， 2002，58（8）：17791783.

[11]KUANG X Y， GOU Q Q， ZHOU K W. Theory of covalent magnetic exchange interaction for diiron（III） core in the active site of ribonucleotide reductase [J]. Phys Lett A， 2002，293（5）：293298.

[12]CURIE D， BARTHON C， CANNY B. Covalent bonding of Mn2+ ions in octahedral and tetrahedral coordination [J] . J Chem Phys， 1971，61（8）：30483062.

[13]YEOM T H， CHOH S H. EPR study of Fe3+ impurities in crystalline BiVO4 [J]. Phys Rev B， 1996，53（6）：34153421.

[14]KUANG X Y， LU C. Characterization of electron transition energies and trigonal distortion of the （FeO6）9- coordination complex in the Al2O3 system： A simple method for transitionmetal ions in a trigonal field[J]. J Phys Chem A， 2006，110（39）：1135311358.

[15]SHERMAN D M. The electronic structure of Fe3+ coordination sites in iron oxides. Applications to spectra， bonding， and magnetism[J]. Phys Chem Minerals， 1985，12（3）：161175.