Введение
ГЛАВА 1. Электронная структура и спектры примесных ионов металлов переходной группы диэлектрических кристаллов 11
1.1. Электронные состояния ионов переходных металлов 11
1.1.1. Теория кристаллического поля 11
1.1.2. Метод молекулярных орбиталей (теория поля лигандов) 14
1.1.3. Метод молекулярных орбиталей Хгоккеля (МОХ) 15
1.1.4. Расширенный метод Хюккеля 17
1.2. Основные положения теории электронных спектров отражения примесных кристаллов 21
1.2.1. Теория отражения электромагнитных волн для изотропных сред . 21
1.2.2. Оптические свойства анизотропных кристаллов 27
1.3. Поглощение света в кристаллах 28
1.3.1. Поглощающие изотропные кристаллы 30
1.3.2. Поглощающие анизотропные кристаллы 32
1.3.3. Особенности оптических спектров кристаллов корунда 34
1.4. Примесные экситоны и дефектная структура в виде магнитных поляронов 41
1.4.1. Примесные экситоны и их влияние на оптические свойства кристаллов 41
1.4.2. Примесные экситонные спектры в кристаллах корунда 48
1.4.3. Дефектная структура в виде магнитных поляронов 50
1.5. Основные положения теории резонансов Фано для
полупроводниковых кристаллов. Формы контура Фано 53
1.6. Постановка задач исследования 72
ГЛАВА 2. Материалы, техника и методика эксперимента.. 75
2.1. Критерии выбора исследуемого материала 75
2.2. Выращивание кристаллов легированного корунда методом Вернейля 77
2.3. Регистрация поляризованных спектров поглощения 80
2.4. Регистрация спектров отражения кристаллов легированного корунда 82
2.5. Обработка экспериментальных данных 83
2.6. Воздействие различных видов излучений на кристаллы Ah03:Ti4+,Ti3+,Fe3+ 84
2.7. Регистрация спектров поглощения при различных температурах 85
ГЛАВА 3. Исследование примесных экситонно-колебательных спектров поглощения и отражения кристаллов активированного сапфира 87
3.1. Спектры поглощения кристаллов активированного сапфира с ионно-ковалентными примесными комплексами в видимой и УФ областях 87
3.1.1. Неполяризованные спектры поглощения 87
3.1.2. Поляризованные спектры поглощения кристаллов активированного сапфира в видимой области 95
3.2. Сильные симметричные и асимметричные резонансы Фано в спектрах поглощения и отражения. Двойной асимметричный резонанс 99
3.2.1. Резонансы Фано в спектрах поглощения кристаллов активированного сапфира 99
3.2.2. Резонансы Фано в спектрах отражения кристалла Al203:Ti4+,Ti3+,Fe3+ 104
3.3. Фотоиндуцироваиные резонансы Фано в спектрах поглощения. Условия зарядового преобразования 106
3.3.1. Воздействие излучением He-Ne лазера 106
3.3.2. Воздействие маломощным излучением с различными длинами волн 110
3.4. Температурные зависимости коэффициента поглощения 112
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. Установление структуры и энергетических спектров примесных кластеров на основе анализа спектров поглощения легированных корундов 116
4.1. Моделирование структуры примесных комплексов в кристаллах А120з:Ті4+,Ре3+ методом молекулярной динамики 116
4.1.1. Квантово-химические расчеты структуры, уровней энергии и электронной плотности ТЮг 116
4.1.2. Квантово-химические расчеты структуры ионно-ковалентных комплексов 4РегОз-Ті02 и значения уровней энергии МО 122
4.1.3. Обсуждение полученных результатов квантово-химических расчетов 132
4.2. Интерпретация спектров поглощения при помощи теории молекулярных орбиталей и расчет параметров резонансов Фано 138
4.3. Поляронная модель примесных дефектов в концентрированных кристаллах активированного сапфира и методика определения концентрации ферро- и антиферромапштных поляронов 139
4.4. Перспективы использования активированного сапфира в качестве материала для реверсивной записи информации 146
Выводы по главе 4 148
Заключение и общие выводы 149
Библиографический список 152
