ОПТИЧЕСКАЯ И ЭПР-СПЕКТРОСКОПИЯ ПРИМЕСНЫХ ЦЕНТРОВ В КРИСТАЛЛАХ ЛАНГАСИТА
А.В. Буташин1), В.А. Федоров1), В.Ф. Мещеряков1), В.С. Миронов1), Л.Г. Шилин1), О.А. Бузанов2), А.Н. Забелин2), С.А. Сахаров2)1) Институт кристаллографии РАН, Москва
2) ОАО ФОМОС-МАТЕРИАЛС, Москва
E-mail: boutic@ns.crys.ras.ru; тел.: (495) 135-80-09
Проведено сравнительное исследование кристаллов лангасита, выращенных методом Чохральского в слабоокислительной атмосфере из платиновых и иридиевых тиглей. Установлено, что для последних характерно наличие дополнительных широких полос поглощения в УФ и видимом диапазоне спектра с энергиями ~ 21000, 25000 и 30500 см-1, а также ИК-линии с энергией 5400 см-1 и шириной около 300 см-1. Учитывая, что использование иридиевых тиглей приводит к вхождению материала контейнера в растущий кристалл лангасита [1], исследована возможность отнесения наблюдаемых в кристаллах линий оптического поглощения к электронным d-d переходам ионов иридия. Расчеты уровней ионов Ir4+ и Ir3+, находящихся в октаэдрических позициях кристаллической структуры лангасита, выполнены методом углового перекрывания. Для иона Ir4+ получены два уровня с энергиями 5200 и 5560 см-1, а также многочисленные уровни с энергиями в диапазоне 21800-40400 см-1, что согласуется с наблюдаемым спектром оптического поглощения кристалла в ИК, видимом и УФ диапазонах спектра. Октаэдрический ион Ir3+ также дает многочисленные уровни с энергиями 22400-50000 см-1 и может внести дополнительный вклад в поглощение кристалла лангасита в видимом и УФ диапазонах спектра. В спектре ЭПР кристаллов лангасита, выращенных из иридиевых тиглей, обнаружены дополнительные линии, которые имеют сходство с характерными для парамагнитных центров иридия квартетами эквидистантных линий примерно равной интенсивности [2]. Они наблюдались при температуре 77 K в магнитном поле 3000-3300 Э, параллельном плоскости (0001), и f=9,45 ГГц, на образце, подвергнутом рентгеновскому облучению.
Во всех исследованных кристаллах лангасита имеется также полоса ИК-поглощения с энергией 3400 см-1, которая обусловлена присутствием OH-групп [3]. Минимизация примесного фона позволит повысить величину удельного электрического сопротивления лангасита, что является необходимым условием применения этого пьезоэлектрического материала при температурах 500 - 800 °C.
1. O. Buzanov, A. Naumov, V. Nechaev, S. Knyazev // in Proc. of IEEE International Frequency Control Symposium, 1996, p. 131.
2. L. Pidol, O. Guillot, M. Jourdier, et. al. // J. Phys.: Condens. Matter, 2003, 15, 7815.
3. M.F.Dubovik, K.A.Katrunov, T.I.Korshikova, A.I. Mitichkin // Func. Mater., 1996, 3, 67.
