Микроскопическая природа оптических центров Pr³⁺ в кристаллах Y₂SiO₅, Lu₂SiO₅, Gd₂SiO₅

Abstract

Представлен обзор результатов исследования энергетического спектра, каналов релаксации энергии и динамики электронных возбуждений оптических центров Pr³⁺ в кристаллах Y₂SiO₅, Lu SiO₅ и Gd SiO₅. Показано, что кристаллическое поле лигандов неэквивалентных катионных узлов в этих кристаллах сохраняет квазисимметрию искаженных октаэдра и тетраэдра, ионы активатора Pr³⁺ неравномерно распределены по неэквивалентным катионным узлам Y₂SiO₅. При высоких концентрациях ионов активатора (>1 ат.%) в кристалле Y₂SiO₅ наблюдается тушение люминесценции, связанное с миграцией и захватом на ловушки энергии электронных возбуждений оптических центров. Для Y₂SiO₅ : Pr³⁺ проанализирован не свойственный для кристаллов низкотемпературный механизм дефазировки оптических переходов Pr³⁺, обусловленный взаимодействием примесных ионов с двухуровневыми системами многоямного адиабатического потенциала.

Подано огляд результатів дослідження енергетичного спектрa, каналів релаксації енергії та динаміки електронних збуджень оптичних центрів Pr³⁺ в кристалах Y₂SiO₅, Lu SiO₅ и Gd SiO₅. Показано, що кристалічне поле лігандів нееквівалентних катіоннихвузлів у цих кристалах зберігає квазісиметрію спотворених октаедрa та тетраедрa іони активатора Pr³⁺ нерівномірно розподіляються по нееквівалентних катіонних вузлах Y₂SiO₅. При високих концентраціях іонів активатора (> 1 ат.%) в кристалі Y₂SiO₅ спостерігається гасіння люмінесценції, що пов'язано з міграцією та захопленням напастки енергії електронних збуджень оптичних центрів. Для Y₂SiO₅ : Pr³⁺ проаналізованоне властивий для кристалів низькотемпературний механізм дефазіровки оптичних пере-ходів Pr³⁺, обумовлений взаємодією домішкових іонів з дворівневими системами багатоямного адіабатичного потенціалу.

The results of investigations of the energy spectrum, energy relaxation channels, and dynamics of electronic excitations of Pr³⁺ optical centers in Y₂SiO₅, Lu SiO₅ and Gd SiO₅.crystals are reviewed. It is shown that the crystal field of the ligands of nonequivalent cationic sites in these crystals preserves the quasisymmetry of distorted octahedra and tetrahedra; the Pr³⁺ activator ions are nonuniformly distributed over the nonequivalent cationic sites in Y₂SiO₅. For high concentrations of activator ions (>1at.%) in Y₂SiO₅ crystals, the luminescence is quenched as a result of the migration and trapping of the electronic excitations energy of optical centers by traps. For Y₂SiO₅ : Pr³⁺ the low-temperature mechanism of dephasing of the optical transitions of Pr³⁺, which is not characteristic for crystals and is due to the interaction of impurity ions with two-level systems of a multiwall adiabatic potential, is analyzed.