HoIG中Ho^3＋离子基态晶场能级的理论研究.pdfVIP

维普资讯 第 41卷第 4期 华 中师范大学学报 (自然科学版) Vo1．41 NO．4 2007年 12月 JOURNAIOFHUAZHONG NORMAIUNIVERSITY(Nat．Sci．) Dec．2007 文章编号 ：1000—1190(2007)04—0540—03 HolG中Ho3+离子基态晶场能级的理论研究 马胜灿 ，杨杰慧。，张现周 、 (1．河南师范大学 物理与信息工程学院，河南 新乡 453007； 2．河南洛阳师范学院物理与电子科学系，河南 洛阳471022) 摘 要 ：分析 了重稀土石榴石 HolG的晶体结构，利用品场作用理论计算了HolG中Ho 离子所 受其周 围离子或原子对它的晶场作用；然后根据量子力学理论 ，解久期方程计算 了Ho”离子基态 (4f )。Js的晶场能级和晶场波函数．计算 的晶场能级结果与实验值符合得很好 ，为进一步研究重 稀土石榴石 HoIG的磁和磁光性质奠定 了基础。 关键词 ：重稀土石榴石 HolG；晶场劈裂 ；能级 ；波 函数 中图分类号 ：0482．55 文献标识码 ：A 磁光效应 因其具有独特的性质 ，在光调制 、光 1基本理论与计算 隔离 、光存储、光复制 、光信息处理、磁光传感器 、激 光陀螺等高新技术领域获得广泛应用 ，磁光材料及 计算 HolG中Ho汁离子的晶场能级和晶场波 其应用不仅有力地推动了磁光效应的研究 ，而且促 函数的基本理论是利用晶场作用理论求出Ho什离 进 了激光、光电子 、光通信、激光陀螺和 自动控制等 子周围的原子或离子 (一般只考虑最近邻原子或离 新技术的发展，从而引起人们 的重视．稀土石榴石 子)对其最外层4f电子的晶场作用，然后解久期方 {RYh }EFe2](Fe。)O (简称 R：YIG，R抖为稀 程得到晶场劈裂能级和晶场波函数．晶场作用理论 土离子)由于具有很强的磁光效应受到理论和实 的主导思想是把组成 晶体的离子分为两部分 ，中心 验工作者的高度关注，已成为磁学研究领域 的热点 稀土离子 Ho什及其周 围的配位子 ，一般采用点 电 和重点之一l1]．由于镧 系收缩效应 ，用重稀土离 荷近似模型，取稀土离子 Ho汁 的原子核为坐标原 子 Ho汁置换含钇石榴石 (Y。FeO 简称 YIG)中 点，4f壳层中第 i电子坐标以( ，0，)表示 ，第 的Y汁离子可以合成单一 的重稀土石榴石铁氧体 个配位子的位置坐标以(R，， ，，)表示 ，作用于稀 Ho。FeO。(简称 HoIG)，人们发现这种重稀土石 土离子 Ho汁 的晶场 Hamiltonian为： 榴石除仍有很强的磁光增强效应以外，关键是其磁 曰 一∑A幻∑r (，)， (1) k，q i 性和磁光效应出现了很强的各向异性，在低温下这 式中A幻为晶场参数 ，可表示为 ： 种各向异性现象更加明显 ]．这种磁性和磁光效 应的各 向异性现象引起 了人们的极大兴趣 ，但迄今 A幻一 南 (，仍)，J(2) 为止这种磁性和磁光效应 的各 向异性现象 的理论 式 中，R，， ，，是中心离子的第 个近邻配位子的 解释还未见报道 ，进一步的实验研究受到制约．晶 球坐标变量 ，g，是其电荷量 ， (，)为球谐函数． 场能级和晶场波 函数对重稀土石榴石 HoIG磁性 为了准确求出晶场作用的大小 ，必须根据晶体的对 和磁光各向异性 的研究有着非常重要的作用 ，因此