Димерная самоорганизация примесных ионов иттербия в монокристаллах синтетического форстерита
В. Ф. Тарасов+, А. А. Суханов+, В. Б. Дудникова*, Е. В. Жариков#×, Д. А. Лис#, К. А.Субботин#×
+Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского КазНЦ РАН, 420029 Казань, Россия
*Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 119991 Москва, Россия
#Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, 119991 Москва, Россия
×Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 125047 Москва, Россия
Abstract
Методом стационарной и импульсной ЭПР-спектроскопии в
X-диапазоне исследованы парамагнитные центры, образованные
примесными ионами Yb3+ в синтетическом форстерите
(Mg2SiO4), выращенном методом Чохральского. Такие центры представляют собой
одиночные ионы, замещающие магний в двух различных кристаллографических
позициях, обозначаемых М1 и М2, и димерные ассоциаты, образованные двумя
ионами Yb3+ в близлежащих позициях М1. Установлено, что имеется ярко
выраженный механизм, благоприятствующий самоорганизации ионов иттербия в
димерные ассоциаты в процессе роста кристаллов, а механизм спин-спиновой
связи между ионами иттербия в ассоциате имеет преимущественно
диполь-дипольный характер, что позволяет управлять энергией
спин-спинового взаимодействия изменением ориентации внешнего
магнитного поля.
Методом межатомных потенциалов с использованием программы GULP 4.0.1
(General Utility Lattice Program) проведено структурное компьютерное
моделирование кластерных центров иттербия в кристаллах
форстерита. Установлено, что для ионов иттербия, замещающих магний в
позиции М1, наиболее энергетически выгодно образование димерных
ассоциатов в виде цепочки, параллельной кристаллографической оси
c, состоящей из двух ионов иттербия с магниевой вакансией между ними.