在铽镓石榴石（TGG）晶体中掺杂Pr3+离子能够有效提升材料的磁光性能,但目前缺乏系统的理论计算阐明此问题.本文根据量子理论,分析了掺杂Pr3+离子的影响机理并进行了定量计算.根据微扰理论解算久期方程,得到自旋-轨道耦合、晶场、有效场及离子之间的超交换作用下, Tb3+, Pr3+离子的能级位移及波函数;进一步解算出Tb3+, Pr3+离子自基态4f至5d的跃迁电偶极矩、各能级上的分布概率及平均磁矩;获得了Pr:TGG晶体的维尔德常数和磁化率,以及维尔德常数与Pr3+离子掺杂量之间的关系.研究结果表明:由于Pr3+离子引起的法拉第旋转角较Tb3+离子大,同时Tb3+离子和Pr3+离子之间强烈的超交换作用引起了能级的进一步分裂,导致Pr:TGG晶体维尔德常数明显提升;掺杂Pr3+离子后,晶体内部有效磁矩增高,磁化率增大,且温度依赖性降低;维尔德常数数与Pr3+离子掺杂量成分段线性关系,当晶体内部的Tb3+离子和Pr3+离子含量相等时,达到最大值.本文的计算结果与已有的实验数据符合较好.
类型: 期刊论文
作者: 蔡伟,许友安,杨志勇
关键词: 法拉第旋转,量子理论,维尔德常数,磁化率
来源: 物理学报 2019年13期
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑
专业: 化学
单位: 火箭军工程大学兵器发射理论与技术国家重点学科实验室,光电控制技术重点实验室
基金: 国家自然科学基金(批准号:61505254)资助的课题~~
分类号: O73
页码: 268-275
总页数: 8
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