Фотодинамические процессы в кристаллах LiCaAlF6,LiYxLu1-xF4 и SrAlF5, активированных ионами Ce3+ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат наук Павлов, Виталий Вячеславович

• Павлов, Виталий Вячеславович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Павлов, Виталий Вячеславович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ФОТОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В КРИСТАЛЛАХ, АКТИВИРОВАННЫХ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ ИОНАМИ (ОБЗОР)

1.1. Электронные переходы в активированных диэлектрических кристаллах

1.2. Влияние фотодинамических процессов на лазерную генерацию твердотельных активных сред лазеров УФ диапазона, функционирующих на межконфигурационных переходах ионов Се3+

1.3. Оптические методы исследования фотоионизации примесных ионов

1.4. Исследование фотоионизации примесных ионов методами диэлектрической спектроскопии

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗУЕМОГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

2.1. Кристаллохимические свойства объектов исследования

Л I

2.1.1. Кристалл ЫСаАШб, активированный ионами Се

2.1.2. Кристаллы ЫЬиР4, ЫУГ4 и их твердый раствор 1лУо,5Ьи0,5р4, активированные ионами Се3+ и УЬ3+

1 з+ *

2Л.З. Кристаллы 8гА1Р5, активированные ионами Се и УЪГ

2.1.4. Кристалл У3А15012, активированный ионами Се3+

2.2. Особенности реализации методов оптической и диэлектрической спектроскопии

- -2.2.1. Особенности регистрации спектров поглощения и люминесценции

- 2.2.2. Особенности регистрации кинетики люминесценции

2.2.3. Особенности регистрации нелинейного поглощение излучения возбуждения

2.2.4. Установка по исследованию фотодинамических процессов в активированных кристаллах с использование резонансного СВЧ метода

2.2.5. Традиционный метод измерения фотопроводимости с помощью накладных электродов

ГЛАВА 3. АПРОБАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ СВЧ УСТАНОВКИ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АКТИВИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛОВ И ОСОБЕННОСТИ ФОТО ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КРИСТАЛЛАХ У3А15012:Се3+

3~Ь 3+

3.1. Спектроскопические свойства ионов Се в кристалле УзА^О^Се

3.2. Апробирование экспериментальной СВЧ установки при исследовании фотодинамических процессов в кристалле УзА^О^: Се3+

ГЛАВА 4. СПЕКТРАЛЬНЫЕ И КИНЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФОТОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВО ФТОРИДНЫХ КРИСТАЛЛАХ, АКТИВИРОВАННЫХ ИОНАМИ Се3+

О г

4.1. Кристалл ГлСаАШб, активированный ионами Се

0 .

4.1.1. Спектроскопические свойства ионов Се

Л I

4.1.2. Исследование спектра фотоионизации ионов Се резонансным СВЧ методом

4.2. Кристаллы 1ЛЬиР4, 1лУР4 и их твердый раствор ЫУо^Ьио^, активированные ионами Се3+ и УЬ3+

1 I "2 I

4.2.1. Спектроскопические свойства ионов Се и УЬ

4.2.2. Фотохимические свойства кристаллов 1лУ1„хЬихР4 (х=0; 0,5; 1), активированных ионами Се и УЬ

4.2.3. Исследование фотодинамических процессов резонансным СВЧ методом

4.2.4. Определение спектра фотоионизации ионов Се3+ из анализа кинетики 5ё-4Глюминесценции

4.3. Кристаллы БгАШз, активированные ионами Се и УЬ "

о I

4.3.1. Спектроскопические свойства ионов

Се

4.3.2. Исследование фотодиэлектрического эффекта резонансным СВЧ методом

4.3.3. Определение спектра фотоионизации ионов Се из анализа нелинейного поглощение излучения возбуждения

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фотодинамические процессы в кристаллах LiCaAlF6,LiYxLu1-xF4 и SrAlF5, активированных ионами Ce3+»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В настоящее время существует потребность в простых компактных перестраиваемых лазерах ультрафиолетовой (УФ) области спектра, обеспечивающих однородность и малую расходимость пучка УФ излучения в совокупности с заданными временными и энергетическими характеристиками. Данные лазеры востребованы в системах мониторинга окружающей среды, системах безопасности, нано- и микротехнологиях, в инфо-коммуникационных и энергосберегающих отраслях, в биомедицинских приложениях.

При этом широко используемые газовые лазеры и лазеры с нелинейным преобразованием частоты во многом не удовлетворяют требованиям практики. Так, например, излучение эксимерных лазеров, имея высокие энергетические характеристики, не перестраивается в широком диапазоне длин волн и обладает плохими пространственными характеристиками (высокая расходимость и неоднородность пучка) [1]. В свою очередь, лазеры с нелинейным преобразованием частоты являются крайне громоздкими и сложными с эксплуатационной точки зрения [2].

В то же время еще в 1977 году было показано, что одним из возможных путей решения имеющейся проблемы является использование твердотельных УФ лазеров, работающих на разрешенных по четности 4Г'5с1-4Г (5(1-40 переходах редкоземельных ионов, внедренных в широкозонные диэлектрические кристаллы [3]. К сожалению, на сегодняшний день известны лишь несколько твердотельных активных сред, пригодных для практического использования в лазерах УФ диапазона, причем в подавляющем числе случаев при их интенсивной накачке УФ излучением возникают фотодинамические процессы, которые приводят к деградации их оптических и лазерных свойств.

Многочисленные исследования (см., например, [4]) показали, что основной причиной такой деградации является одно- или многоступенчатая фотоионизация

примесных ионов (в зависимости от примесного центра и матрицы-основы), приводящая к образованию свободных носителей заряда обоих знаков в соответствующих энергетических зонах кристаллических матриц с последующей их локализацией на дефектах решетки (образование центров окраски). Итогом этих процессов являются дополнительные потери в активной среде, увеличивающие порог возбуждения генерации, ухудшающие энергетические характеристики существующих лазеров. Более того они могут быть причиной, по которой лазерная генерация наблюдается лишь в течение нескольких первых импульсов накачки или ее даже не удается возбудить во многих кажущихся перспективными активированных кристаллических материалах.

Поэтому исследования спектров фотоионизации примесных ионов в кристаллах актуальны не только с точки зрения фундаментальной науки, но и с точки зрения практики. Так, с одной стороны, исследование фотоионизации примесных ионов и последующих за ней фотодинамических процессов в активированных материалах позволяет расширить наши представления о взаимодействии оптического излучения с системой «активаторный ион -кристаллическая матрица», выявить закономерности и характеристики такого взаимодействия, а с другой - выработать практические рекомендации по химическому составу материалов, способов и условий их накачки, которые бы способствовали минимизации вредного влияния фотодинамических процессов.

Целью диссертацннной работы является:

< »

1. Исследование фотоэлектрических явлений и спектрально-кинетических характеристик сопутствующих им фотодинамических процессов в широкозонных диэлектрических кристаллах ЫСаАШб, ЫЬиР4, ЫУР4, Ь1Уо,5Ьио,5р4, 8гА1Р5, активированных ионами Се и УЬ , при их возбуждении в области электронных переходов 4£-5с1 поглощения ионов Се3+ (диапазон длин волн 240-310 нм);

2. Выработка рекомендаций по оптимизации химического состава и условий оптической накачки церий-содержащих активных материалов для перестраиваемых УФ лазеров.

Объектами исследований диссертационной работы являлись перспективные материалы квантовой электроники УФ диапазона спектра -фторидные кристаллы 1ЛСаА1Рб, 1лЬиР4, 1лУР4, 1ЛУо,5Ьио,5р4, 8гА1Р5,

3+

активированные ионами Се и УЪ . С целью апробации новых методик измерения также исследовался кристалл УзА^О^Се34".

Задачи, поставленные перед диссертационной работой:

1. Создание экспериментальной установки, реализующей две методики исследования фотопроводимости активированных диэлектрических кристаллов -методику с накладными электродами и резонансную СВЧ методику с широкополосным квадратурным смесителем;

2. Проведение экспериментов по изучению фотоэлектрических явлений в исследуемых церий-активированных кристаллах, возникающих при резонансном 4£-5с1 возбуждении ионов Се с помощью реализованной установки и определение природы возникновения фотопроводимости исследуемых кристаллов в области длин волн возбуждения 240 - 310 нм;

3. Определение оптимальной длины волны накачки исследуемых кристаллов и роли соактиваторных ионов УЬ3+ и УЬ2+ на протекающие фотодинамические процессы.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Впервые проведены комплексные исследования фотоэлектрических явлений й связанных с ними фотодинамических процессов в кристаллах ЫСаА1Рб, 1ЛЬи1% ЫУР4, ЫУ0;5Ьи0,5р4, 8гА1Р5, активированных ионами Се3+ и УЬ3+, с использованием комбинации методов оптической, лазерной и диэлектрической спектроскопии;

2. Впервые были оценены времена жизни электронов в зоне проводимости, образующихся при фотоионизации ионов Се3+ в исследованных фторидных кристаллах, и изучены изменения поляризуемости кристаллов при резонансном 4£-5с1 возбуждении ионов Се ;

3. Впервые по результатам исследований кинетики люминесценции ионов Се3+ и нелинейного поглощения церий-активированных кристаллов 1лЬиР4, 1ЛУР4, 1лУ0,51^110,5^, 8гАШ5 определены основные параметры фотодинамических процессов и их спектральные зависимости в диапазоне 240 - 310 нм: сечение фотоионизации ионов Се3+ из возбужденного 5с1-состояния, сечение фотоионизации центров окраски, сечение рекомбинации носителей заряда через возбужденные 5с1-состояния ионов церия Се , сечение захвата электронов дефектами решетки;

4. Показано, что немонотонный характер спектров одно- и многофотонной фотоионизации ионов Се в кристаллах УзА^О^:

Се3+, ХЛСаАШб

и ЫУхЬи1.хР4:Се3+ (х = 0; 0,5; 1) обусловлен электронными переходами на состояния смешанных конфигураций активаторных ионов, локализованные зблизи или внутри зоны проводимости матрицы-основы.

Научная значимость и практическая ценность работы;

1. Создана резонансная СВЧ установка с широкополосным квадратурным балансным смесителем, реализующая бесконтактный метод исследования фотодиэлектричекого эффекта в активированных кристаллах и позволяющая исследовать динамику фотоиндуцированных процессов с 5-наносекундным временным разрешением;

2: Разработана оригинальная методика исследования

фотоиндуцированных процессов в церий-активированных материалах по спектральным и энергетическим зависимостям кинетики 5ё-4Г люминесценции ионов Се3+;

3. Выработаны рекомендации по выбору условий накачки исследованных активированных материалов для повышения их фотохимической стабильности и улучшения энергетических и эксплуатационных характеристик УФ лазеров на их основе.

Методы исследования. В настоящей диссертационной работе использовались традиционные методы оптической спектроскопии по

исследованию спектров поглощения и люминесценции кристаллов, кинетики люминесценции примесных ионов, методы лазерной спектроскопии по регистрации нелинейного поглощения активированных кристаллов и методы диэлектрической спектроскопии по исследованию фотопроводимости, такие как резонансный СВЧ метод и метод с накладными электродами.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Исследования рекомбинационного вклада в кинетику 5с1-4Г люминесценции ионов Се3+ позволяют оценить численные значения параметров фотодинамических процессов, таких как сечение фотоионизации ионов Се3+ из возбужденного 5<1-состояния, сечение фотоионизации центров окраски, сечение

О 1

рекомбинации через возбужденные 5с1-состояния ионов церия Се , сечение захвата электронов дефектами решетки;

2. Изменение поляризуемости исследуемых в работе церий-активированных кристаллов при возбуждении в диапазоне длин волн 240 — 310 нм обусловлено межконфигурационными 4£5с1 переходами ионов Се3+, а не процессами поглощения центрами окраски излучения возбуждения;

3, Немонотонный характер спектров одно- и многофотонной фотоионизации- .ионов. Се в кристаллах УзА^О^Се , иСаЛП^ и ЫУхЬи1-хр4;Се (х = 0; 0,5; 1) обусловлен электронными переходами на состояния смешанных, конфигураций активаторных ионов, локализованные вблизи или внутри зоны проводимости матрицы-основы;

4.' Соактивация ионами УЬ исследуемых в работе кристаллов не приводит к уменьшению времени жизни свободных носителей заряда в соответствующих энергетических зонах матрицы-основы, а только уменьшает концентрацию и среднее время жизни ансамбля долгоживущих центров окраски, индуцированных УФ излучением возбуждения.

Достоверность полученных результатов обеспечена тщательным планированием и постановкой экспериментов, использованием современного сертифицированного экспериментального оборудования, хорошо себя

зарекомендовавших методик, корректной апробацией вновь созданной экспериментальной установки, а также соответствием полученных данных теоретическим и экспериментальным результатам независимых исследований, опубликованных в литературе. Кроме того, результаты исследования докладывались и обсуждались на конференциях различного уровня и опубликованы в ведущих реферируемых российских и зарубежных журналах.

Апробация работы производилась на 11 международных и 1 всероссийской конференциях, названия и места проведения которых представлены в списке работ, опубликованных по теме диссертации [А7 - Al 8].

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в шести статьях [Al - А6] в рекомендованных ВАК журналах и двенадцати сборниках тезисов и материалов конференций [А7 — Al 8].

Личный вклад автора состоит в анализе литературных данных по теме диссертации; участии в обсуждении и постановке целей и задач исследования; в реализации экспериментального комплекса, позволяющего исследовать фотодиэлектрический эффект в активированных диэлектрических кристаллах как традиционным методом с накладными электродами, так и резонансным СВЧ методом; в проведении экспериментальных исследований методами оптической, лазерной и диэлектрической спектроскопии и анализе экспериментальных данных с применением методов математического моделирования; в интерпретации полученных результатов и выработке рекомендации по оптимизации условий

г

оптической накачки церий-содержащих материалов. Творческое участие соавторов публикаций приведено в списке работ по теме диссертации

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка авторских публикаций по теме диссертации и списка литературы, включающего 131 наименований. Объем диссертационной работы составляет 153 страницы, включая 66 рисунков и 5 таблиц.

В первой главе приведен литературный обзор, обобщающий сведения об основных фотодинамических процессах, индуцируемых в активированных

кристаллах при внешнем оптическом воздействии. Описано влияние фотодинамических процессов на оптические, лазерные и диэлектрические свойства активированных кристаллов и рассмотрены основные трудности, возникающие при поиске твердотельных активных сред лазеров УФ диапазона. В заключение главы перечислены основные методы оптической и диэлектрической спектроскопии, успешно применяемые при исследовании процессов фотоионизации примесных ионов в диэлектрических кристаллах, анализируются их основные преимущества и недостатки.

Вторая глава посвящена кристаллохимическим свойствам объектов исследования - кристаллам 1лСаАШ6, 1ЛЬиР4, 1лУР4, 1лУо,5Ьи0,5р4, 8гА1Р5,

О I О !

активированных ионами Се и УЬ , особенностям их выращивания и подготовки образцов для исследования. Также в главе приведено описание особенностей применяемых методов исследования оптических и диэлектрических свойств образцов. При этом особое внимание уделено реализованной в рамках диссертационной работы резонансной СВЧ установке.

Результаты апробации реализованной резонансной СВЧ установки приведены в третьей главе на примере исследования фотопроводимости кристалла УзАЬО^Се . Для этого результаты, полученные с помощью резонансной СВЧ установки, сравнивались с результатами исследования данного кристалла традиционным методом измерения фотопроводимости с помощью накладных электродов.

Четвертая глава содержит результаты исследования фотодинамических процессов в кристаллах ЫСаАШб, ЫЬиР4, ЫУР4, ЫУо^Ьио^Р^ 8гА1Р5, активированных ионами Се3+, полученные методами оптической, лазерной и диэлектрической спектроскопии.

-В заключении приводятся основные результаты и выводы работы.

ГЛАВА 1. ФОТОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В КРИСТАЛЛАХ, АКТИВИРОВАННЫХ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ

ИОНАМИ (ОБЗОР)

В данной главе рассматриваются основные фотодинамические процессы, индуцируемые в активированных диэлектрических кристаллах при внешнем оптическом воздействии, а именно: процессы фотоионизации примесных ионов, процессы образования экситонов, свободных электронов и дырок, процессы переноса заряда в кристаллической матрице, процессы формирования и деструкции центров окраски и рекомбинационного свечения примесных центров. Особое внимание уделено влиянию фотодинамических процессов на оптические, лазерные и диэлектрические свойства активированных кристаллов.

1.1. Электронные переходы в активированных диэлектрических кристаллах

Фотодинамические процессы в диэлектрических кристаллах, активированных редкоземельными ионами, возникают в результате воздействия рентгеновского, гамма или интенсивного УФ излучения, которое приводит к образованию электронных и дырочных возбуждений (например, свободных носителей заряда в соответствующих зонах матрицы основы). Так как падающее на кристалл оптическое излучение взаимодействует как с матрицей-основой, так и с примесными ионами, то при описании фотодинамических процессов необходимо учитывать как межзонные переходы в кристалле, так и фотоионизацию примесных центров.

Рассмотрим первый случай, когда фотодинамические процессы возникают в результате взаимодействия возбуждающего излучения с матрицей-основой (рисунок I). Для понимания интересующих нас фотодинамических процессов в рамках настоящей диссертационной работы вкратце рассмотрим модель,

Неупругое ■ электрон-электронное ■ рассеивание 1 ¡Порог е-е рассеивания Термализация электронов \и Захват электронов и дырок ловушками, их локализация и прочее е + => с°+ рИ Зона проводимости Взаимодействие возбуждений Излучение С* + с* => с + с* с* => с + 1ю

х

К / / Валентная зона

Порог Оже-процесса ,рИ ---/к^-/, Термализация дырок И => Ук + рИ

Остовная зона |

-

10"15 Ю-12 10"9 10"8 Время, с

Рисунок 1 - Модель фотоиндуцированных процессов, возникающих в результате межзонных

переходов в активированных диэлектрических кристаллах [11, 12].

I 4 ■ • ■

предложенную Васильевым А.Н. в работе [11]. С более детальным описанием

элементарных процессов в диэлектрике при поглощении фотонов разной энергии

можно ознакомиться в работах Васильева А.Н и Михайлина В.В.

Итак, согласно [11], процесс образования электронных и дырочных

возбуждений происходит за очень короткий промежуток времени (10"16 - 10"14 с).

Так как динамика электронных и дырочных возбуждений качественно друг от

друга не отличается, то в дальнейшем будут рассматриваться только электронные

возбуждения. После своего образования электронные возбуждения будут терять

энергию в результате испускания фононов или неупругого рассеяния на

электронах. При использовании УФ излучения возбуждения все фотоэлектроны

имеют энергию, не превышающую порог неупругого электрон-электронного

рассеяния (< 2Е^), поэтому диссипация энергии электронного возбуждения будет происходить только за счет испускания фононов. Использование же в качестве

возбуждения более высокоэнергетических фотонов (например, рентгеновских

квантов) приведет к тому, что электронные возбуждения будут испытывать неупругое рассеяние на электронах, сопровождаемое рождением новых электронных возбуждений (явление «фотонного умножения»). Рождаемые в результате неупругого рассеяния возбуждения не являются локализованными, что приводит к их миграции по кристаллу. Если же энергии фотона недостаточно для рождения дополнительных электронных возбуждений, то электрон и дырка (или экситон) все равно успевают уйти от места своего рождения. Таким образом, при изучении фотоиндуцированных процессов необходимо учитывать тот факт, что в результате поглощения одного фотона образуется целая область в кристалле, содержащая электронные возбуждения.

Миграция и термализация образовавшихся электронных возбуждений происходят за время порядка 10"12 секунд и сопровождаются рождением фононов в решетке (р/г). Но так как термализованные состояния не являются равновесными, то может наблюдаться связывание носителей, электронов (е) и дырок (/?), на дефектах кристаллической решетки или примесных центрах (с)

• е + с+ => с0 + рк, (1)

образование автолокализованных дырок (Р* центр)

(2)

(3)

Последний этап фотодинамических процессов сопровождается излучательной или безьолучательной рекомбинацией, а также излучательными переходами между уровнями примесного центра (с*):

... _ с* =>.с. + ки ............. (4)

Как уже можно ; заметить, разнообразие протекающих в диэлектрическом кристалле фотоиндуцированных процессов в результате межзонных переходов зависит от энергии кванта поглощаемого света. При облучении кристалла высокЬэнергётическими фотонами возможно наблюдение большого числа

к=>Ук + рИ. и автолокализованных экситонов (ехс) ' 'Ук + е~ => ехс

различных процессов: Оже-переходы с выбиванием электронов из валентной зоны или остовных уровней в зону проводимости, возбуждение состояний дефектов, экситонов, биэкситонов, ионизацией дефектов, образование центров окраски, разделенных электронно-дырочных пар и т.п. При возбуждении кристалла низкоэнергетическими фотонами, энергия которых, например, лежит в области экситонного поглощения, образуется малое число разделенных электронно-дырочных пар, поэтому на схеме, представленной на рисунке 1, остаются лишь процессы, связанные со свободными, автолокализованными и связанными экситонами, а также возбужденными состояниями центров, которым передается энергия экситона.

В случае, когда возбуждающее излучение взаимодействует с примесными ионами, в частности редкоземельными ионами, при рассмотрении фотодинамических процессов необходимо учитывать расположение их энергетических уровней относительно энергетических зон матрицы-основы. ~ - Теоретическим и экспериментальным исследованиям расположения энергетических состояний и 4£5с1-конфигураций редкоземельных ионов в различных кристаллических матрицах посвящено множество научных работ (см.,. например, [13 - 15]). В отличие от 455с1-конфигурации переходы на состояния 4Г6з- и 4£6р-конфигураций являются недостаточно изученными, и имеется лишь ограниченное число работ, в которых содержатся некоторые сведения относительно положения состояний смешанных 4Г6б- и 4£6р-конфигураций редкоземельных ионов в кристаллах [13, 16, 17].

Из опубликованных ранее работ известно, что энергия барицентров 4:Р-конфигурации практически не зависит от кристаллической матрицы, в которую внедрен редкоземельный ион [16]. Это обусловлено тем, что 4£оболочка локализована внутри заполненных 5б-, 5р-оболочек и электроны на ней слабо взаимодействуют с кристаллическим окружением (рисунок 2). Так, например, положение состояний 4£конфигурации ионов Еи3+ и Ос13+ в различных кристаллических матрицах может отличаться всего лишь на 100 см"1 [18, 19].

Рисунок 2 - Радиальная функция распределения электронной плотности внешних электронных

оболочек ионов лантаноидов (по данным [16])

В свою очередь, расположение состояний 5с1- и бе-конфигурации намного сильнее зависит от кристаллической матрицы, чем состояния 4:£-конфигурации, что связано с сильным взаимодействием 5с1- и бБ-электронов с лигандами решетки. Поэтому полосы поглощения и люминесценции межконфигурационных переходов редкоземельных ионов в различных кристаллических матрицах могут располагаться как в ультрафиолетовом, так и в видимом диапазоне спектра. В качестве примера можно привести 5сМ£ люминесценцию ионов Се3+: для кристалла ГЛУБ^Се3"1" полосы люминесценции локализованы в ближней УФ области (310 нм), а в кристалле Ьи28з:Се люминесценция ионов Се наблюдается в красной области спектра (600 нм) [13].

Однако если в качестве кристаллической матрицы использовать только фторидные кристаллы, то такого сильного различия в расположении полос 4£-5ё поглощения .не наблюдается. В своей работе [20] Р. ОогепЬоБ исследовал расположение пяти состояний 5с1-конфигурации ионов Се3' в семнадцати различных фторидных кристаллах и показал, что максимум полосы поглощения на низкоэнергетическое состояние 5с1-конфигурации локализован в ближней УФ области спектра в диапазоне 234 - 300 нм (в зависимости от фторидного

т I

Кристалла, в который внедрен ион Се ).

La Pr Pm Eu Tb Ho Tm Lu

Рисунок 3 - Расположение энергетических уровней различных редкоземельных ионов в кристалле LaF3 [21]. Линиями и символами показано теоретически рассчитанное и экспериментально определенное расположение низкоэнергетических уровней 4f", 4Г"'5с1 и 4f'"' конфигураций редкоземельных ионов, соответственно

Рассмотрим расположение энергетических уровней 4f- и 4£5ё-конфигураций различных редкоземельных ионов на примере хорошо изученного кристалла LaF3. Теоретические и экспериментальные результаты исследования трехвалентных и двухвалентных редкоземельных ионов в кристалле LaF3 представлены C.W. Thiel в работе [21]. В данной работе было показано, что в кристалле LaF3 41-состояния различных трехвалентных редкоземельных ионов могут располагаться не только в запрещенной зоне, но и в валентной зоне, а низкоэнергетическое состояние 4Г5с1-конфигурации для всех редкоземельных ионов локализовано в запрещенной зоне (рисунок 3). Однако состояния 4£5с1-конфигурации для некоторых трехвалентных редкоземельных ионов, лежащие выше по энергии, могут перекрываться с зоной проводимости кристалла. Это особенно характерно для оксидных и других не широкозонных кристаллов. Также в работе [21] было показано, что 4^состояния двухвалентных редкоземельных ионов в кристалле LaF3 располагаются вблизи дна зоны проводимости и могут даже перекрываться с ней.

Рисунок 4 - Возможные электронные переходы между состояниями примесного редкоземельного иона и энергетическими зонами матрицы-основы [22]. КЕ2+/ЯЕ3+/КЕ4+ -

энергетические уровни двух-, трех- и четырехвалентных редкоземельных ионов, соответственно. В обозначении 4^74Г"1 перед дробной чертой указано исходное валентное

состояние примесного иона, а за ней - конечное

В зависимости от валентности примесного иона и расположения его энергетических уровней воздействие оптического излучения на активированный кристалл может приводить к различным электронным переходам. Фотоиндуцированные электронные переходы в кристаллах, активированных редкоземельными ионами, были рассмотрены Р. ЭогепЬоБ в работе [22]. В данной работе было показано, что примесный ион может играть как роль донора, так и акцептора для электронов.

Рассмотрим случай, когда примесный ион является донором. Если основное состояние 45-конфигурации трехвалентного примесного иона расположено в запрещенной зоне, то возможен захват дырки из валентной зоны на состояния 45-конфигурации, что эквивалентно переходу электрона с 45-состояний примесного иона в валентную зону. Данный процесс обозначен на рисунке 4 стрелкой (1). Также возможен процесс перехода электрона с 4£-состояний примесного иона непосредственно в зону проводимости матрицы-основы (2). В результате обоих процессов (1) и (2) трехвалентный примесный ион переходит в четырёхвалентное состояние, что на рисунке 4 обозначено как 4Г/41Я"1, где перед

дробной чертой указано исходное валентное состояние примесного иона, а за ней - конечное. Описанный процесс (2) играет особо важную роль при изучении фотоиндуцированных процессов в кристаллах, активированных ионами Се3+, Рг3+ и ТЬ3+.

Наоборот, если примесный ион является акцептором, то он способен захватывать электрон из валентной зоны или из зоны проводимости. Переход электрона из валентной зоны на состояния 4Г-конфигурации трехвалентного примесного иона показан на рисунке 4 стрелкой (3) и описывает так называемые переходы с переносом заряда (charge transfer). Переходы (3) приводят к изменению валентности примесного иона и возможны только в том случае, если основное состояние 4Г+| конфигурации ионов RE2+ расположены ниже дна зоны проводимости. Эти переходы обычно проявляются в спектре поглощения в виде единственной широкой полосы (порядка 1600 - 2400 см"1) в том же спектральном диапазоне, что и межконфигурационные 4f-5d переходы [23, 24]В результате же захвата электрона из зоны проводимости, обозначенного стрелкой (4), примесный центр меняет валентность и становится дефектом решетки, имеющим донорный характер. Впоследствии этот захваченный электрон может вернуться в зону проводимости под действием внешнего излучения или за счет повышения температуры .кристалла (8).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Павлов, Виталий Вячеславович, 2015 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Борейшо, А. С. Лазеры: устройство и действие / А. С. Борейшо. - СПб.: Механический институт, 1991. - 215 с.

2. Шеен, И. Р. Принципы нелинейной оптики / И. Р. Шен. - М.: Наука, 1989.

- 560 с.

3. Yang, К. Н. UV fluorescence of cerium-doped lutetium and lanthanum trifluorides, potential tunable coherent sources from 2760 to 3220 A / К. H. Yang, J. A. DeLuca // Appl. Phys. Lett. - 1977. - V. 31, N 9. - P. 594-596

4. Hamilton, D. S. Trivalent cerium doped crystals as tunable system. Two bad apples / D.S. Hamilton // Tunable Solis-State Lasers / P. Hammerling, A. B. Budgor and A. Pinto eds. - Berlin: Springer-Verlag, 1985. - P. 80r90

5. Gorur, G. R. Dielectric in electric field / G. R. Gorur - New York: Marcel Dekker .Inc., 2003. — P. 578

6. Брандт, А. А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах / А. А. Брандт. - М.: Фйзматгиз, 1963. - 404 с.

- ; • <7, Рыбкин, С. М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках / С. М. Рывки'н - М.: Физматгиз,1963. - 496 с.

: ' ,8.;T)ubinskii, М. A- Ce3+-doped colquiriite, a new concept of all solid state tunable ultraviolet lasers /: Dubinskii, V.V. Shemansko, A.K. Naumov, R.Y. Abdulsabirov, S.L. Korableva // J. Mod. Opt. - 1993.-V. 40. - P. 1-5 .-. • ;

. . Nizamutdinoy, A. S. Optical and gain properties of series of crystals LiP-YF3-LuPi doped with Ce and Yb ions / A. S. Nizamutdinov, V. V. Semashko, A. K. Naumpy, S. L. Korableva,.R. Yu. Abdulsabirov, A. N. Polivin, M. A. .Marisov // J. of Lum. -2007.-V. 127.-P. 71-75

10. Moine, B. Luminescence and photoionization processes of Yb" in Cap^, SrF4 and BaF2 / B. Moine, B. Courtois, C. Pedrini // Journal de Physique. - 1989. - V. 50. -P.2105r2119 . .

: ; л .11. Васильев, Л. H.; .Введение в спектроскопию твердого тела / Л. Н. Васильев, В. В; Михаилин- М.: Изд. Моск. ун-та, 1987. — 192 с.

12. Pedrini, С. Scintillation mechanisms and limiting factors on each step of relaxation of electronic excitations / C. Pedrini // Physics of the Solid State. - 2005. -V. 47.-P. 1406-1411

13. Dorenbos, P. The 4f-4f15d transitions of the trivalent lanthanides in halogenides and chalcogenides / P. Dorenbos // J. of Lum. - 2000. - V.91. - P.91-106

14. Dorenbos, P. Predictability of 5d level positions of triply ionized lanthanides in halogenides and chalcogenides / P. Dorenbos // J. of Lum. - 2000. - V.87-89. -P.970-972

15. Stephan, M. A theoretical investigation of 4f-5d transition of trivalent rare earth ions in fluorides and complex oxides / M. Stephan, M. Zachau, M. Groting, O. Karplak, V. Eyert, К. C. Mishra, P. C. Schmidt // J. of Lum. - 2005. - V.l 14. - P.255-266 12. ' ;■ ;/. ::: ■ ■ ■ • • • ■■••■ ■ ■ ,■.:::;'•: .

/ \.....16, McClure, D. S. Interconfigurational and charge transfer transitions / D. S.

McClure;// Electronic States of Inorganic Compounds / Dordrecht (Holland): D. Reidel Publishing Company, 1975. - P.l 13-1398

17/ Еремин, M: В. Межконфигурационные переходы в примерных-; центрах кристаллов / М. В. Еремин '//•; Спектроскопия кристаллов - Ленинград:;Наука, .1978;. -С:.39-45 ■:■• ; : "; < ' ' * : . .

Г . ;; , l8.:Antic-Fidancev, Е. The lanthanides' nephelauxetic effect revisited / E. Antic-Fidance.v, M. Lemaitre-Blaise, P..Card // New J. Chem. - 1987. - V. 11. - 467-472. л ; ; 19. Caro, P. L'effet nephelauxetique pour les configurations 4fN eh phase solide / P. Caro5!Q:.Beaury, Antic//J. Phys, France. - 1976.- V. 37. - 671-676, .

;; 20. Dorenbos, P. 5d-level energies of Ce3+ and the crystalline environment. I. Fluoride compounds/ P. Dorenbos // Phys. Rev. B. -2000. - V. 62. -P. 15640-15649 , ;s• ¡21. . Thiel, C,W.; Investigating material trends and lattice relaxation effects for understanding-electron transfer phenomena in rare-earth-doped optical materials / C. W. Thiel, R: .LV Cone // J. of Lum. — 2011. - V. 131. - P. 386-395 : .

; 22. Dorenbos, P. Photon controlled electron juggling between lanthanides in compounds / P. Dorenbos, A. J. J. Bos, N. R. J. Poolton, Fangtian You // J. of Lum. -2013.- V. 1.33.-P. 45-50 ' .; : ;.; '.;/•.

23. Nakazawa, E. The lowest 4f-to-5d and charge-transfer transitions of rare-earth ions in YP04 hosts / E. Nakazawa // J. of Lum. - 2002. - V.100. - P. 89-96

24. Jorgensen, С. K. Electron transfer spectra of lanthanide complexes / С. K. Jorgensen // Mol. Phys. - 1962. - V.5. - P. 271-277

25. Brewer, L. Energies of the electronic configurations of the singly, doubly and triply ionized lanthanides and actinides / L. Brewer // J. Opt. Soc. Am. - 1971. - V.61. -P. 1666-1682

26. Старостин, H. В. Интерконфигурационные 4f5d-nepexoAbi в трехвалентных редкоземельных активаторных центрах / Н. В. Старостин // Спектроскопия кристаллов. - М.: Наука, 1975. - С. 12-24.

27. Hamilton, D. S. Trivalent cerium doped crystals as tunable system. Two bad apples / D. S. Hamilton // Tunable Solis-State Lasers / P.Hammerling, A.B.Budgor and A.Pinto eds. - Berlin: Springer-Verlag, 1985. - P. 80-90

28. Семашко, B.B. Проблемы поиска новых твердотельных активных сред ультрафиолетового и вакуумно-ультрафиолетового диапазонов спектра: роль фотодицамических процессов / В. В. Семашко // ФТТ. - 2005. - Т. 47 - С. 14501454 ^

29: Ehrlich, D. J. Ultraviolet solid-state Ce:YLF laser at 325 nm / D. J. Ehrlich, P. F. MoUlton, R. M. Osgood // Opt. Lett. - 1979. - V. 4. - P. 184-186

Л I

30. Lim, K.-S. Optical gain and loss studies in Ce .YL1F4 / K.-S. Lim, D. S. Hamilton // J. Opt. Sos. Am. B. - 1989. - V.6. - P. 1401-1406

31. Dubinskii, M. A. New tunable solid-state UV laser sources for environmental sensing / M. A. Dubinskii, R. Yu. Abdulsabirov, S. L. Korableva, A. K. Naumov, V. V. Semashko // 4-th Inter. Conf. on Laser Applications in Life Sciences, Jyvaskyla, Fingland Sept.7-11, 1992: Prog, and Abstr. - Jyvaskyla, Fingland, 1992. - P. 194-195

32. Denker, B. Handbook of Solid-State Lasers: Materials, Systems and Applications / B. Denker and E. Shklovsky. - Woodhead Publishing, 2013. - P. 688

' 33. Nizamutdinov, A. S. Investigation of gain characteristics in mixed crystals LiMeP4"(Me = Y, Lu, Yb) doped by Ce3+ ions / A. S. Nizamutdinov, L. A. Nurtdinova,

V. V. Semashko, S. L. Korableva // Optics and Spectroscopy. - 2014. - V. 116. - P. 732-738

34. Низамутдинов, А. С. Влияние катионов основы на спектрально-

Л I

кинетические и лазерные характеристики кристаллов Се :LiMeF4 (Me = Y, Lu, Yb) : дис. ... к.ф.-м.н.: 01.04.05.: защищена 29.05.2007: утв. 12.10.2007 / Низамутдинов Алексей Сергеевич. - Казань, 2007. - 139 с.

35. Семашко, В. В. Твердотельные перестраиваемые лазеры УФ -диапазона для лидарных систем / В. В. Семашко, А. К. Наумов, В. Н. Ефимов, А. С. Низамутдинов // Фотоника. - 2012. - № 3. - С. 28-30

36. Dubinskii, М. A. Ce3+-doped colquiriite - a new concept of all solid-state tunable ultraviolet laser / M. A. Dubinskii, V. V. Semashko, A. K. Naumov, R.Y. Abdulsabirov, S. L. Korableva // J. Modern Opt. - 1993. - V. 40. - P.l-5

- 37. Marshall, C. D. Ultraviolet laser emission properties of Ce -doped LiSrAlF and LLCaAlF / C. D. Marshall, J. A. Speth, S. A. Payne, W. P. Krupke, G. J. Quarles, V. Castillo, and В. H. T. Chai // J. Opt. Soc. Amer. B. - 1994. - V. 11. - P. 2054-2065

о ■

38. Pinto, J. F. High performance Ce :LiSrAlF6 / LiCaAlF6 UV lasers with extended tenability / J. F. Pinto, L. Esterovitz, G. J. Quarles // Electronics Letters. -1995.-V.31.-P. 2009-2011

39. Kozeki, T. Observation of new excitation channel of cerium ion through highly vacuum ultraviolet transparent LiCAF host crystal / T. Kozeki, Y. Suzuki, M. Sakai, H. Ohtake, N. Sarukura, Z. Liu, K. Shimamura, K. Nakano, T. Fukuda // Journal of Crystal Growth. - 2001. - V. 229. - P. 501-504

40. Rodnyi, P. A. Luminescence characteristics of the Pr ion in SrAlF5 / P. A. Rodnyi, A- S. Voloshinovskii, G. B. Stryganyuk // Optics and Spectroscopy. - 2006. -V.100. - P. 712-716

41. Dubinskii, M. A. Spectroscopic analogy approach in selective search for new

л i

Ce -activated all-solid-state tunable ultraviolet laser materials / M. A. Dubinskii, K. L. Schepler, V. V. Semashko, R. Y. Abdulsabirov, S. L. Korableva, A. K. Naumov // J. Mod. Opt. - 1998. - V. 45. - P. 221-226

42. Yunusova, A. N. Site-selective spectroscopy of Ce3+ and Yb3+ ions in double-doped SrAlF5 crystals / A. N. Yunusova, V. V. Semashko, G. M. Safiullin, L. A. Nurtdinova, V. V. Pavlov, M. A. Marisov // J. of Lum. -2014. - V. 145 - P. 443-447

43. Rubloff G. W. Far-ultraviolet reflectance spectra and the electronic structure of ionic crystals / G. W. Rubloff// Phys. Rev. В. - V. 5. - P. 662-684

44. Pogatshnik, G. J. Excited state absorption of Ce ions in Ce3+:CaFo / G. J. Pogatshnik, D. S. Hamilton // Phys. Rev. B. - 1987. - V. 36 - P. 8251-8257

45. McGonigle, A. J. S. Temperature-dependent polarization effects in Ce:LiLuF / A. J. S. McGonigle, R. Moncorge, and D. W. Coutts // Appl. Opt. - 2001. - V. 40. - P. 4326-4333

46. Dubinskii, M. A. A new active material for a solid state UV laser with an excimer pump / M. A. Dubinskii, R. Yu. Abdulsabirov, S. L. Korableva, A. K. Naumov, and V. V. Semanshko // Laser Phys. - 1994. - V. 4. - P. 480-484

. .47. Sarukura, N. All-solid-state tunable ultraviolet subnanosecond laser with direct pumping by the fifth harmonic of a Nd:YAG laser / N. Sarukura, Z. Liu, S. Izumida, M. A. Dubinskii, R. Yu. Abdulsabirov, and S. L. Korableva // Appl. Opt. -1998.-V. 37.-P. 6446-6448

48. Johnson, K, S. Efficient all-solid-state Ce:LiLuF laser source at 309 nm / K. S. Johnson, H. M. Pask, ,M. J. Withford, D. W. Coutts // Optics Communications. -2005.-V. 252. -P. 132-137

49". McGonigle, A. J. S. 10kHz continuously tunable Ce:LiLuF4 laser / A. J. S. McGonigle, S. Girard, D. W. Coutts, R. Moncorge // Electronics Letters. - 1999. - V, 35.-P. 1640-1641

50. Nizamutdinov, A. S. Photodynamic processes in Ce+Yb:CaF2 crystals investigation / A. S., Nizamutdinov, V. V. Semashko, A. K. Naumov, R. Yu. Abdulsabirov, S. L. Korableva, M. A.Marisov // SPIE Proc. of Int. Reading on Quantum Opt.-, IRQO'03. - 2004 - V. 5402. - P.412-420

,51. Низамутдинов, A.C. Спектрально-кинетические характеристики ионов Ce3+ в кристаллах двойных фторидов со структурой шеелита / А. С.

Низамутдинов, М. А. Марисов, В. В. Семашко, А. К. Наумов, Р. Ю. Абдулсабиров, С. Л. Кораблева // ФТТ. - 2005. - Т. 47. - С. 1406-1408

I о I

52. Kirysheva, S. A. Pump-probe experiments with Се +Yb :KY?F ю and Ce3++Yb3+:CaF2 crystals // S. A. Kirysheva, A. S. Nizamutdinov, V. V. Semashko, A. K. Naumov, S. L. Korableva / Proceedings of SPIE. - 2011. - V. 7994. - 79940G

53. Semashko, V. V. Laser properties of the excimer-pumped photochemically

T 4-

stabilized Ce :LiLuF4 tunable UV active material / V. V. Semashko, M. A. Dubinskii, R. Yu. Abdulsabirov, A. K. Naumov, S. L. Korableva, P. Misra, C. Haridas // Proc. of the Int. Conf. on LASERS 2000 (Albuquerque, NM, Dec. 4 - 8, 2000) - McLean, VA, STS Press, 2001. - P. 675-678

54. Bayramian, A. J. Ce:LiSrAlF6 laser performance with antisolarant pump beam / A. J. Bayramian, C. D. Marshall, J. H. Wu, J, A. Speth, S. A. Payne, G. J. Quarles, and V. Castillo // OSA TOPS Advanced Solid State Lasers, S. A. Payne and C. Pollock, Eds., 1996. -V. l.-P. 60-65

55. McGonigle, A. J. S. A 380-mW 7-kHz cerium LiLuF laser pumped by the frequency doubled yellow output of a copper-vapor laser / A. J. S. McGonigle, D. W. Coutts, and С. E. Webb // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. - 1999. - V. 5. - P. 1526-1531

56. Nizamutdinov, A.S. Investigation of gain characteristics in mixed crystals LiMeF4 (Me = Y, Lu, Yb) doped by Ce3+ ions / A. S. Nizamutdinov, L. A. Nurtdinova, V, V. Semashko, and S. L. Korableva // Optics and Spectroscopy. - 2014. - V. 116. - P. 732-738

57. Nurtdinova, L. A. Enhanced efficiency ultraviolet LiYxLui_xF4:RE (RE = Ce, Yb) laser / L. A. Nurtdinova and S. L. Korableva // Laser Phys. Lett. - 2014. - V, IT.-P. 125807

58. Антонов-Романовский, В. В. Кинетика фотолюминесценции кристаллофосфоров / В .В. Антонов-Романовский - М: Наука, 1966. - 342 с.

59. Owen, J. F. Excited-state absorption in

Eu : CaF2 and Cq YAG single crystal* at 298 and 77 К / J. F. Owen, P. B. Dorain and T. Kobayasi // J. Appl. Phys. -1981.-V. 52-P. 1216-1223

60. Hamilton, D. S. Optical-absorption and photoionization measurements from the excited states of Ce3+:Y3Ai50i2 / D. S. Hamilton, S. K. Gayen, G. J. Pogatshnik, R. D. Ghen, W. J. Miniscalco // Phys. Rev. В - 1989. - V. 39. - P. 8807-8815

61. Sinhax, S. Z-scan measurement of optical nonlinearity in solid-state dye doped media / S. Sinhax, S. Sasikumar, A.K. Ray, K. Dasgupta // Appl. Phys. В - 2007. -V. 87.-P. 145-149

62. Физическая энциклопедия, т. 5. Стробоскопические приборы - Яркость / М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. - 760 с.

63. Соколов, Е. А. Измерение фотопроводимости полупроводников в диапазоне с.в.ч. / Е. А. Соколов, В. X. Брикенштейн, В. А. Бендерский // ПТЭ. -1967.-Т. 4.-С. 141-144

64. Combes, С. М. Optical and scintillation properties of Ce doped LiYF4 and LiLuF4 crystals/C. M. Combes, P. Dorenbos, C. W. E. Van Eijk, C. Pedrini, H. W. Den Hartog, J. Y, Gesland, P. A. Rodnyi // J. of Lum. - 1997. - V. 71. - P. 65-70

65. Deri, R. J. Microwave photodielectric effects in AgCl / R. J. Deri, J. P. Spoonhower//Phys. Rev. В - 1982. -V. 25. - P. 2821-2827

- . ; 6.6. Pedrini, C". Photoionization thresholds of divalent rare earth ions in alkaline earth fluorides / C. Pedrini, D. S. McClure, С. H. Anderson // J. Chem. Phys. - 1979. -V-. 70;-P. 4959-4962

67, Pedrini, C, Photoionization thresholds of rare-earth impurity ions.

Eu :CaF2,

Çe3+:YAG, and Sm2+:CaF2 / C. Pedrini, F. Rogemond, D. S. McClure // J. Appl. Phys. . -'1986. -V. 59. - P. 1196-1201

68, Joubert, M.rF. Microwave study of photoconductivity induced by laser pulses in rare-earth-doped dielectric crystals / M.-F. Joubert, S. A. Kazanskii, Y. Guyot, J.-C. Giicon, and CrPedrini // Phys. Rev. B. - 2004. - V. 69. - P. 165217

69, Бородо^ский, П. А. Определение времени жизни неосновных носителей заряда в слитках кремния по релаксации фотопроводимости, измеренной на сверхвысоких частотах / П. 'А. Бородовский, А. Ф. Булдыгин, А. С. Токарев // Физика и техника полупроводников. -2004. - Т. 38. - С. 1043-1049.

70. Viebahn, V. W. Untersuchugen an quaternaren fluoriden LiMe"Me^T6 die struktur von LiCaAlF6 / V.W. Viebahn // Z. Anorg. Allg. Chem. - 1971. - V. 386. -P.335-339

71. Castillo, V. K. Progress in the crystal growth of Cexolquiriites / V. K. Castillo, G. J. Quarles // J. of Crystal Growth. - 1997. - V. 174. - P. 337-341

72. Куркин, И. H. Исследование монокристаллов LiCaAlF6 с примесью редкоземельных ионов методами ЭГ1Р / И. Н. Куркин, JI. JI. Седов, Ш. И. Ягудин //ФТТ.- 1991.-V. 9.-С. 2779-2780.

73. Antonova, I. I. EPR of Gd in colquiriite single crystal and analysis of the spin Hamiltonian tensors B4 and B6 / I. I. Antonova, I. N. Nizamutdinov, R. Yu. Abdulsabirov, S. L. Korableva, N. M. Khasanova. A. A. Galeev, V. G. Stepanov, N. M. Nizamutdinov // Appl. Magn. Reson. - 1997. - V. 13. - P. 579-606

•v :: 74, Yarriaga, M. The/magnetic and optical properties of Ce3+ in LiCaAlFs. / M. Y&m&ga] D. Lee, B. Henderson, T. P. J. Han, PI. G. Gallagher, T. Yosida // J. Phys.: Condens, Matter. - 1998. - V. 10. - P. 3223-3237

; . 75. Abdulsabirov, R. Yu. Crystal Growth, EPR and site-selective laser spectroscopy of Gd3+-actiyated LiCaAlF6 single crystals. / R. Yu. Abdulsabirov, M. A. Dubinskii, S. L. Korableva, A. K. Naumov,. V. V. Semashko, V. G. Stepanov,. M. S. Zhuchkov. // J'. ofLum.— 2001. V. 94,95. - P. 113-117

76, Жучков, M. С. Оптические спектры ионов Gd в кристаллах LiCaAlF6. / Mi С. Жучков, В, В. Семашко, Р. Ю. Абдулсабиров, С, JI. Кораблева, А. К. Наумов U /Труды, общефакультетского научного физического семинара студентов: сб.ст. -Казань, 2000. - С. 53-59

77. Абдулсабиров, Р. Ю. Экспериментальная установка для разработки и совершенствования технологии выращивания фторидных кристаллов с. целью применения их,в качестве активных сред перестраиваемых УФ и ВУФ лазеров. Этап 2001' г. ; «Комплексные , исследования кристаллов кольквиирита с целью повышения характеристик УФ: перестраиваемых лазеров на. их основе» / Р. Ю, Абдулсабиррв,. В; В. Семашко, С. JI. Кораблева, А. К. Наумов // Отчеты АН РТ:

Фундаментальные науки, часть II, Направления 5-9: сб.ст. - Казань, Из-во АНТ «ФЭН», 2003. - С. 261-262

п I

78. Kaminskii, A. A. Stimulated Emission Spectroscopy of Ln -ions in tetragonal LiLuF4 fluoride / A. A. Kaminskii // Phys. Stat. Sol. (a). - 1986. - V. 97 - P. K53-K58

79. Verweij, J. W. M. Fluorescence of Ce3+ in LiREF4 (RE=Gd, Yb) / J. W. M. Verweij, C. Pedrini, D. Bouttet, C. Dujardin, H. Lautesse, B. Moine // Opt. Mat. - 1995. -V. 4.-P. 575-582

80. Коршунов, Б. Г. Диаграммы плавкости галогенидных систем переходных элементов: справочник / Б. Г. Коршунов, В. В. Сафонов, Д. В. Дробот; под. ред. Б.Г. Коршунова. - М.: Металлургия, 1977. - 248 с.

у;: 81; ; Семашко, В. В,-Спектроскопия и вынужденное излучение новых активных сред для твердотельных перестраиваемых лазеров ультрафиолетового диапазона спектра; дис..... канд. физ.-мат. наук: 01.04.07: защищена' 13.01,94: утр, 13.05.94 / Семашко Вадим Владимирович. - Казань, 1993. - 189 с.

82) Низамутдинов А. С. О коэффициенте распределения ионов Се3+ в кристаллах твердых растворов состава LiF-LuF3-YF3 / А. С. Низамутдинов, В. В, Семашко, А: К.Наумов, В. Н. Ефимов, С. J1. Кораблева, М. А. Марисов //.Письма в ЖЭТФ. -г 2010. - Т. 91 - С. 23-25

83, Nakano, К. Growth of Ce-doped YLiF4, and LuLiF4, single crystals by the Czochralski method for UV laser applications / K. Nakano, K. Shimamura, N. Fukuda, 7;. Pukuda // Procedeengs of CLEO: abst. — Pacific Rim, 1999. - P. 981-982

84, Лосев, H. Ф. Количественный рентгеноспектральный флуоресцентный анализ/ Н. Ф. Лосев - М.: Наука, 1969. - 336 с.

85, Von der Muhll, R. Sur quelques fluometallates alcalino-terreux. I. Structure cristalline de BaFeF5 et SrAlFs / R. Von der Muhll, S. Andersson, J. Galy // Acta Crystallographica Section B. - 1971. - V.27. - P. 2345-2353

. 86. Meehan, J. P. Single crystal growth and characterization of SrAlFs and Sr,.xEuxAlF5 / J: P. Meehan, E. J. Wilson // Journal of Crystal Growth. - 1972.-V.15. -p.i41-147 ' ' ;.;; ■;■.:; ,

87. Henderson, E. W. Optical properties of RE ions in SrAlF5 / E. W. Henderson, J. P. Meehan // J. of Lum. - 1974. - V.8. - P. 415-427

88. Егоров-Тисменко, Ю. К. Кристаллография и кристаллохимия / Егоров-Тисменко Ю. К. - М.: Книжный дом Университет, 2010. - 588 с.

89. Козлова, О. Г. Рост и морфология кристаллов / О. Г. Козлова - М.: Издательство московского университета, 1972. - 303 с.

90. Moszynski, М. Properties of the YAG:Ce scintillator / M. Moszynski, T. Ludziewski, D. Wolski, W. Klamra, and L. O. Norlin // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. - 1994. - V. A345. - P. 461^67

91. Chewpraditkul, W. Scintillation properties of LuAG:Ce, YAG:Ce and LYSO:Ce crystals for gamma-ray detection / W Chewpraditkul, L. Swiderski, M. Moszynski, T. Szczesniak, A. Syntfeld-Kazuch, C. Wanarak, and P. Limsuwan // IEEE Transactions on Nuclear Science. - 2009. - V. 56. - P. 3800 -3805

92. Yamada, K. Optical simulation of light source devices composed of blue LEDs and YAG .phosphor // K. Yamada, Y. Imai and K. Ishii // J. Light & Vis. Env. -2003.-V. 27.-P.-70-74

93. Narendran, N. Extracting Phosphor-scattered Photons to Improve White LED Efficiency / N. Narendran, Y. Gu, J. Freyssinier, Y. Zhu // Phys. Stat. Sol. (a). - 2005. -V. 202. - P. R60-R62

94. Марон, P. С.. Аппаратура для исследования электронного парамагнитного резонанса / Р. С. Марон, A. J1. Позняк, С. С. Шушкевич. - Л.: Энергий, 1968 - 140 с.

95. ' Таблицы стандартных справочных данных. Гранат иттрий-алюминиевый. Относительная диэлектрическая проницаемость в диапазоне температур 77К...373К / В. Н. Егоров, М. В. Кащенко, В. Л. Масалов, Е. Ю. Токарева — Государственная служба справочных данных, 2008.

. 96.. Bethe, Н. A. Perturbation Theory for Cavities/ H. A. Bethe, J. Schwinger // NDRC Report DI-117, (March 1943).

97. Slater, J. С: Microwave Electronics / J. C. Slater // Rev. Mod. Physics. -1946. 18.-P. 441-512

/

98. Тейлор, Дж. Введение в теорию ошибок / Пер. с англ. - М.: Мир, 1985272 с.

99. Varney, С. R. On the optical properties of undoped and rare-earth-doped yttrium aluminium garnet single crystals / C. R. Varney, D. T. Mackay, S. M. Reda and F. A. Selim // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2012. - V. 45. - P. 015103.

100. Kirm, M. VUV spectroscopy of pure LiCaAlFe crystals / M. Kirm, M. True, S. Vielhauer, G. Zimmerer, N.V. Shiran, I. Shpinkov, D. Spassky, K. Shimamura, N. Ichinose // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. - 2005. - V. 537. -P. 291-294

101. Dorenbos, P. Ce3+ 5d-centroid shift and vacuum referred 4f-electron binding energies of alllanthanide impurities in 150 different compounds / P. Dorenbos // J. of Lum. -2,013.-V, 135.-P. 93-104

" , " .102. Semashko, V. V. Investigation of multisite activation in LiCaAlF6:Ce3+ crystals .using stimulated quenching of luminescence / V. V. Semashko, M. A. Dubinskii, R. Yu. AbdulsabiroV, A. K. Naumov, S. L. Korableva, N. K. Shcherbakova, and.A. E. Klimpvitskii // Laser Physics. - 1995. - V. 5. - P. 69 - 72

103. Makhov, V. N. 5d-4f luminescence of Ce3+, Gd3+ and Lu3+ in LiCaAlF6 / V.N. Makhov, M. Kirm, G. Stryganyuk, S. Vielhauer, G. Zimmerer, B. Z. Malkin, O.

V; Solovyev, S. L. Korableva//J. of Lum. -2012. -V. 132. - P. 418-424

___

. . "104. Semashko, V. V. The excited state absorption from the 5d-states of Ce ions in LiCaAlF6 crystals / У, V. Semashko, R. Yu. Abdulsabirov, S. L. Korableva, A. K. Naumov, В. M. Galjautdinov, A. C. Cefalas, Z. Kollia, E. Sarantopoulou // Proc, of SPIE, Photon Echo and Coherent Spectroscopy'97 (29 June-4 July 1997, Yoshkar-Ola, Russia). - 1997. - V. 3239. - P. 240-245

"105. Loh, E. Ultraviolet absorption spectra of Ce3+ in alkaline-earth fluorides / E. Loh // Phys. Rev. - 1966. - V. 154 - P. 270-276

106. Moncorge,' R. Spectroscopy of broad-band UV-emitting materials based on trivalent rare-earth ions / R.Moncourge // Ultraviolet Spectroscopy and UV Lasers / P. Misra and M. A. Dubinskii eds. - New York-Basel (USA): Marcel Dekker Inc., 2002. -P. 337-370 ' .

107. Низамутдинов, А. С. Спектральные характеристики твердых растворов LiYi.xLuxF4, активированных ионами Се3+ / А. С. Низамутдинов, В. В. Семашко, А. К. Наумов, Л. А. Нуртдинова, Р. Ю. Абдулсабиров, С. Л. Кораблева, В. Н. Ефимов//ФТТ. - 2008. - Т. 50.-С. 1585-1588

о I

108. Yasyukevich, A. S. Spectral kinetic properties of Yb :Na4Y6F 22 and Yb3+:LiLuF4 crystals / A. S. Yasyukevich, A. V. Mandrik, N. V. Kuleshov, E. Yu. Gordeev, S. L. Korableva, A. K. Naumov, V. V. Semashko, and P. A. Popov / J. of Appl. Spectr. - 2007. - V. 74. - P. 844-850

109. Teng Y. Efficient broadband near-infrared quantum cutting for solar cells / Y. Teng, J. Zhou, X. Liu, S. Ye, and J. Qiu // Optics Express. - 2010. - V. 18. - P. 9671-9676

__л 1 7 I

110. Yu, D, C. Insights into the energy transfer mechanism in Ce -Yb codoped YAG phosphors/ D. C. Yu, F.T. Rabouw, W. Q. Boon, T. Kieboom, S. Ye, Q. Y. Zhang,land A. Meijerink//Phys. Rev. B. - 2014. V. 90. - P. 165126

. ...11!.. Renfro, G. M. Radiation effects in LiYF4 / G. M. Renfro, L. E. Halliburton, W. A. iSibley and R. F. Belt H% Phys. C: Solid St. Phys. - 1980. - V. 13. - P: 19411950 : ' . ( ■ ■ / /.. ; . : . ■■ '. " " '■-7,

1112. Тавщунский, Г. А. Радиационное окрашивание кристаллов LiYF4 / Г, А. Хавщуц.ский, П. КгХабдбудаев^О. Т. Халиков, К. Б. Сейранян // ЖТФ. - 1983. - Т. 53 - С; 803-805 .". ■ " : . :' .

V". Г: 13. Morato, S, P.. F and photochromic centers in LiYF4:Nd crystals / S. P, Moratorand Т. C. A. Macedo // Radiation Effects. - 1983. - V. 72. - P. 229-235

114. Никанович, M. В. Радиационные центры окраски в кристалле LiLuF4/ М; В. Никановйч, А. П. Шкадаревич, Ю. С. Типенко, С. В, Никитин, Н.. И, Силкиц, Д. С. Умрейко// ФТТ. - 1988.- Т. 30. - С. 1861-1863

J15. Т. Т. Basiev, F. A. Vakhidov, S. В. Mirov, et aU / VI. All-union;conf, .on radiation physics and chemistry of ion crystals, Book of Abstracts, Pt. 1, Riga, 1986. -P. 169

116. Nikanovich, M. V. Studies of radiation-induced defects in LiYF4 crystals / M. V. Nikanovich, A. P. Shkadarevich, Yu. S. Tipenko, and D. S. Umreiko // J. of Appl. Spectr. - 1993. - V. 58. - P. 143-148

117. Peakheart, W. Radiation-induced defects in lithium yttrium fluoride / W. Peakheart // Radiation Effects and Defects in Solids. - 1998. - V. 143 - P. 213-224

118. Bensalah, A. X-ray induced color centers in pure and doped LiYF4 and LiLuF4 single crystals/ A. Bensalah, M. Nikl, A. Vedda, K, Shimamura, T. Satonaga, PI. Sato, T. Fukuda, G. Boulon// Radiation Effects and Defects in Solids. - 2002. - V. 157. -P. 563-567

119. Courrol, L. C. Production of stabilized color centers in YLiF4 crystals by high-intensity ultrashort laser pulses / L. C. Courrol, R. E. Samad, I. M. Ranieri, L. Gomes, S., L. Baldochi, A. Z.,de Freitas, and N. D. Vieira, Jr. // J. Opt. Soc. Am. B. -20.05..- V. 22. - P, 2560,-2563 , .

1 --'120. Courrol, L. C. .Study of color centers produced in thulium doped YLF crystals irradiated by electron beam and femtosecond laser pulses / L. C. Courrol, I. M. Rariieri, Sf L. Baldochi, R. E. Samad, A. Z. de Freitas, L. Gomes, N. D. Vieira Jr // Optics Communications.. - 2007. - V. 270. - P. 340-346

121. Kaczmarek,,S. M. y-Ray induced color centers in pure and Yb doped LiYF4 and LiLuF4 single crystals' / S. M. Kaczmarek, A. Bensalah, G. Boulon // Optical Materials; -2006. - V. 28. - P. 123-128

122, Crystals with the fluorite structure: electronic, vibrational, and defect properties/'Ed. W. Hayes. - Oxford University Press, 1974.-P. 458 , , .

\ - 123. Непомнящих, А. И. Центры окраски и люминесценция кристаллов LiF / А. И, Непомнящих, Е.А. Раджабов, A.B. Егранов - Новосибирск: Наука, 1984. -113 с.

124. Laroche, М. Beneficial effect of Lu3+ and Yb3+ ions in UV laser materials/ M. Laroche, S. Girard, R. Moncorge, M. Bettinelli, R. Abdulsabirov, V. Semashko // OpticaLMaterials. -'2003. -V. 22. - P. 147-154

125. Semashko, V. V. Anti-solarant co-doping of Ce-activated tunable UV laser materials / V. V. Semashko, В. M. Galyautdinov, M. A. Dubinskii, R. Yu.Abdulsabirov,

А. К. Naumov, S. L. Korableva // Proc. of the international conference on LASERS 2000 (Albuquerque, NM, Dec. 4 - 8,2000), STS Press, McLean, VA, 2001. - P. 668674

126. Nurtdinova L. Application of photoconductivity measurements to photodynamic processes investigation in LiYF4:Ce3+ and LiLuF4:Ce3+ crystals / L. Nurtdinova, V. Semashko, Y. Guyot, S. Korableva, M.-F. Joubert, A. Nizamutdinov // Optical Materials. -2011. -V. 33. - P. 1530-1534

127. Bunday, B. D. Basic Optimization Methods / Bunday B. D. - London: Edward Arnold, 1984 - P. 136

128. Koryakina, E. Yu. The method of recording the spectrum gain, the excited state absorption and the color centers spectra of active materials/ E. Yu. Koryakina, A. K, Naumov, D. I. Tselischev, S. L. Korableva, V. V. Semashko // 14th Internationa:! Conference "Laser Optics 2010" (St.Petersburg, Russia, June 28 - July 02, 2010), .Book of abstracts, TuW3-p05

129. Kirikova, N, Yu, Low-temperature high-resolution VIJV spectroscopy Ce3' doped LiYF4, LiLuF4 and LuF3 crystals / N. Yu. Kirikova, M. Kirm, J. C. Krupa, V. N. Makhov, E. Negodin, J. Y. Gesland // J. of Lum. - 2004. - V. 110. - P. 135-145

130. Нуртдинова, Л. . А.. Индуцированная фотопроводимость в широкозонных диэлектрических кристаллах LiMeF4(Me=Y,Lu), активированных

Л I

ионами Се / Л, А. Нуртдинова, Гюйо Я., А. С. Низамутдинов, В. В. Семашко, А. К. Р1аумов, С. Л. Кораблева // Учен. зап. Казан, ун-та. Сер. Физ.-матем, науки. -2008.-Т. 150.-С. 185-190 / ; : ;

. 131. Юнусова А. Н. Фотодинамические процессы и лазерная генерация в кристаллах SrAlFs, соактивированных ионами Се и Yb : дис. .,. к.ф.-м.н:: 01.04-05.: защищена 19.06.2014 / Юнусова Азалия Назымовна. - Казань, 2014. 157с. ;.:•;;. . ,;.•■. ■ ■ ■ . .......■