Докторант Ph.D Бекмырза К.Ж.

Евразийский национальный университет имени Л.Н.Гумилева, Астана, Казахстан

Об оптических свойствах кристаллов CaF₂ легированных YbF₃

Интерес к кристаллам CaF₂ легированных редкоземельными элементами растет. Так как, в связи с хорошо известными оптическими характеристиками решетки CaF₂, он удобен для использования в качестве лазерного материала Нами были изучены свойства Yb³⁺ ионов, с их сильной люминесценцией в ИК области. Свойства ионов Yb²⁺ проявляются в УФ области.

Редкоземельные ионы Yb, в кристаллах CaF₂, как правило, существуют в трехвалентном состоянии. Некоторая часть трехвалентных редкоземельных ионов может быть преобразовано в двухвалентное состояние различными методами. Изменение валентности достигается путем воздействия на кристалл ионизирующих излучений. Было установлено, что эти методы приводят к уменьшению интенсивности излучения.

Сложная структура образца приводит к оптическим переходом, имеющим вид полос, которые могут быть использованы преимущественно для производства широко перестраиваемых твердотельных лазеров. В отличие от ионов Yb³⁺, ионы двухвалентного иттербия не нуждаются в компенсаций заряда и могут быть введены в кристаллы флюорита в положении замещения катиона с кубической симметрии.

Спектры ИКЛ образца состоит из двух широких полос, одна в ближней УФ области (300-400 нм), и другая широкая полоса в видимой области, и проявляется она только при комнатной температуре.

Структура спектра ИКЛ образца в УФ области, при 15 К, можно представить в виде трех полос с максимумами на 325, 345 и 380нм (см. Рис. 1).

Рис. 1. Спектр ИКЛ при 15 К

Рис. 2. Спектр ИКЛ при 300 К

Структура спектра ИКЛ образца, при 300 К в УФ области можно представить в виде трех полос с максимумами на 305, 330 и 370 нм и одной широкой полосы с максимумом на 520 нм (см. Рис. 2).

Оптическое поглощение при комнатной температуре показывает существование как ионов Yb²⁺ так и ионов Yb³⁺.

Исследования люминесценции показывают сильную концентрационную и соактиваторную зависимость полос излучения.

Кристаллы имеют высокие интенсивности излучения. Стабилизированные и высоко концентрированные ионы двухвалентного Yb в кристалле CaF₂ может быть использован в качестве эффективного лазерного материала в УФ области.

Литература:

1. I. Nicoara, L. Lighezan, M. Enculescu, I. Enculescu, Journal of Crystal Growth 310 (2008) 2026–2032.

2. P.P. Feofilov, Opt. Spectrosc. 1 (1956) 992.

3. E.G. Reut, Opt. Spectrosc. 40 (1976) 99.

4. A.A. Kaplyanskii, V.N. Medvedev, P.L. Smolyanskii, Opt. Spectrosc. 42 (1977) 136.

5. J. Rubio, J. Phys. Chem. Solids 52 (1991) 101.

6. J.R. O’Connor, H.A. Bostick, J. Appl. Phys. 33 (1962) 1868.

7. D.S. McClure, Z. Kiss, J. Chem. Phys. 39 (1963) 3251.

8. S.M. Kaczmarek, T. Tsuboi, M. Ito, G. Boulon, G. Leniec, J. Phys.:

Condens. Mater 17 (2005) 3771.

9. T.S. Piper, J.P. Brown, D.S. McClure, J. Chem. Phys. 46 (1967) 1353.

10. I.V. Ignatev, V.V. Ovsyankin, Opt. Spectrosc. 43 (1977) 644.

11. J. Kirton, S.D. McLaughlan, Phys. Rev. 155 (1967) 279.

12. F.K. Fong, J. Chem. Phys. 41 (1964) 2291.

13. A.A. Kaplyanskii, P.L. Smolyanskii, Opt. Spectrosc. 40 (1976) 528.

14. A.A. Kaplyanskii, V.N. Medvedev, P.L. Smolyanskii, Opt. Spectrosc. 41 (1976) 1043.

15. V.S. Zapasskii, P.P. Feofilov, Opt. Spectrosc. 41 (1976) 1051.

16. D. Nicoara, I. Nicoara, Mater. Sci. Eng. A 102 (1988) L1.

17. E. Loh, Phys. Rev. 175 (1968) 533; E. Loh, Phys. Rev. 184 (1969) 348.

18. J. Corish, C.R.A. Catlow, P.W.M. Jacobs, S.H. Ong, Phys. Rev. B 25 (1982) 6425.

19. P. Oboth, F.J. Lohmeier, F. Fischer, Phys. Status Solidi (B) 154 (1989) 789.

20. Y.U.K. Voronkov, V.V. Osiko, I.A. Shcherbakov, Sov. Phys. JETP 29 (1969) 86.

21. A.A. Kaplyanskii, P.P. Feofilov, Opt. Spectrosc. 13 (1962) 235.