Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2025(16))

особенности согласуются с теоретическими данными для f-f переходов редкоземельных ионов в кристаллическом поле [3, 4]. Для расчета энергии межвалентного зарядового переноса (IVCT) в данной работе была применена методика, основанная на линейной зависимости энергии IVCT от отношения оптической электроотрицательности иона переходного металла к кратчайшему межатомному расстоянию между ионами Pr3+и Мя+: IVCT (Pr3+, cm-1 ) = 58 800 - 49 800 j } Mn) ч, (1) v ’ ' d(Pr -Mn) ’ v ' где Xopt(M"+) — оптическая электроотрицательность; J(P r3+- M n+) — минимальное межатомное расстояние [5]. Рассчитанные значения положения IVCT представлены в табл. 1, где также приведены экспериментальные значения полосы IVCT в качестве сравнения, полученные из рис. 1. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 4. С. 112-117. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 4. P. 112-117. Таблица 1 Зависимость параметров IVCT от концентрации Pr3+в кристалле ниобата лития Образец 1 2 3 4 5 Концентрация примеси, мол. % 0,008 0,055 0,16 0,26 0,4 ІѴСТтеор, см-1 28712 28373 28424 28583 28642 IVC Ттеор, нм 348,3 352,4 351,8 349,9 349,1 ІѴСТэксп, нм (± 0,2 нм) 353,4 351,7 353,8 354 351,7 A(IVCT), нм 5,1 0,7 2,0 4,1 2,6 Из табл. 1 видно, что при низком содержании празеодима (1 и 2 образец) наблюдается заметное смещение полосы IVCT в длинноволновую область спектра, однако экспериментальное значение данной IVCT смещается в противоположную сторону. При этом наилучшее совпадение теоретически рассчитанной и экспериментальной полос IVCT достигается в образце № 2. Дальнейшая корреляция между данными величинами достаточно слабая. В табл. 2 представлены значения длин волн, соответствующие характерным электронным переходам в ионе празеодима (Pr3+), находящемся в кристаллической матрице. Ионы Pr3+изначально находятся в невозбужденном основном состоянии — мультиплет зи 4. При оптическом возбуждении ионы Pr3+ можно перевести на более высокие энергетические уровни с учетом спин-орбитального взаимодействия. Стоит отметить, что есть полосы при 400, 514 и 526 нм, природа которых, насколько известно из литературных данных, остается не известной. Возможно, ряд данных полос может быть обусловлен возбуждением иона P r3+ не с основного состояния 3H 4 , а с более высоких метастабильных уровней энергии. Это может быть связано с тем, что мы регистрируем статическую фотолюминесценцию, не меняющуюся во времени, т. е. существует вероятность поглощения фотона ионом Pr3+, находящегося в одном из метастабильных состояний. Для проверки данной гипотезы необходимы дополнительные исследования во времени, когда возбуждение интенсивности люминесценции происходит в импульсном режиме. Из диаграммы уровней энергии иона Pr3+ можно предположить, что полоса при 514 нм может быть обусловлена 3Н ^ !І6 переходом. В зависимости от концентрации примеси в кристалле изменяется интенсивность полос возбуждения. Максимальная интенсивность полос наблюдается в кристалле LiNbO 3 :Pr (0,16 мол. %), минимальная — в кристалле LiNbO 3 :Pr (0,008 мол. %). При этом в спектре последнего кристалла наблюдается не полное формирование характеристических f-f переходов ионов Pr3+ в виду малой концентрации примеси в кристалле. Стоит отметить, что зависимость интенсивности полос от концентрации примеси в кристалле является немонотонной. Увеличение концентрации Pr до 0,16 мол. % приводит к увеличению интенсивности полос возбуждения, последующий рост концентрации Pr3+ до 0,4 мол. % ведет сначала к падению интенсивности полос ([Pr] = 0,26 мол. %), а затем к ее росту ([Pr] = 0,4 мол. %). 114 © Петрова С. В., Токко О. В., Смирнов М. В., Кадетова А. В., Палатников М. Н., 2025