Defektu struktūras pētījumi nanoizmēru kristālos

Projekta vadītājs: O.Rogulis

Oksifluorīdu stikla keramikas paraugos novērotie elektronu paramagnētiskās rezonanses (EPR) spektri uzskatāmi norāda uz materiālā esošām vielas komponentēm, kuras ir kristāliskajā fāzē. Eksperimentāli tiek novērota vairāku EPR spektru superpozīcija, kas sarežģī iespējamo kristālisko struktūru noskaidrošanu.


Visskaidrāk spektrā ir novērojama dzelzs piejaukuma jona EPR līnija (intensīvā līnija ap 3275 Gs), kā arī nelielas intensitātes ekvidistantu līniju spektrs, tā saucamais hipersīkstruktūras spektrs, kas nav novērojams termiski neapstrādātos stikla paraugos. EPR spektri materiālā ir novērojami pēc parauga apstarošanas ar rentgenstariem, kā rezultātā materiālā izveidojas virkne dažādu defektu. Hipersīkstruktūras spektrs šajā materiālā ir līdzīgs fluorīdu kristālos novērojamo krāsu centru hipersīkstruktūras spektriem, līdz ar to ir pamats domāt, ka arī oksifluorīdu stikla keramikā radiācijas ceļā radītie krāsu centri izveidojas nanoizmēru fluorīdu kristalītos, kas pēc termiskās apstrādes ir izvietojušies no SiO2 un Li2O komponentēm sastāvošā stikla matricā. Šādu pieņēmumu apstiprina veiktie aprēķini (skat. Attēla apakšējo līkni) izvirzītajam krāsu centra modelim YF3 kristāla struktūrā. Krāsu centra gadījumā apstarošanas rezultātā kristāliskajā režģī izveidojas anjonu vakances (šajā gadījumā fluora vakances). Lādiņa kompensācijas rezultātā šajā vietā var lokalizēties brīvs elektrons. EPR hipersīkstruktūras spektru veido elektrona mijiedarbība ar apkārtesošo jonu paramagnētiskajiem kodoliem ar nenulles kodola spinu, un pēc spektra var kvalitatīvi spriest par to tipu un skaitu. Šajā gadījumā spektrāllīniju skaits norāda uz elektrona mijiedarbību ar 4 itrija un 10 fluora atomu kodoliem. Šāda apkārtne var izveidoties tikai YF3 kristāliskajā struktūrā. Praksē par to pārliecināties ir visai grūti, jo tīrā veidā YF3 monokristālus ir ārkārtīgi grūti izaudzēt. Līdz ar to oksifluorīdu stikla keramikas ir pierādījušas sevi kā alternatīvs veids, lai pētītu un izmantotu YF3 kristālu labās optiskās īpašības.