Основное состояние примесных ионов Cr³⁺ в кристаллах алюмоборатов YAl₃(BO₃)₄, EuAl₃(BO₃)₄, TmAl₃(BO₃)₄

Abstract

При изучении спектров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) ионов Cr³⁺ получены новые данные о состоянии примесных ионов Cr³⁺ в монокристаллах YAl₃(BO₃)₄, EuAl₃(BO₃)₄, TmAl₃(BO₃)₄. Определены параметры спинового гамильтониана, описывающего угловую зависимость спектра для трех кристаллов. Показано, что ионы Cr³⁺ замещают трехвалентные ионы алюминия, образуя систему из трех магнитно-неэквивалентных спектров, развернутых друг относительно друга на 120°. Угол, на который ось Z спектра отклонена от оси С3, в кристалле TmAl₃(BO₃)₄ равен 2.5°, в YAl₃(BO₃)₄ – 2°, а в EuAl₃(BO₃)₄ – 0.7°. Выявлены существенные изменения параметров g и D от температуры, а также значительное уширение линий ЭПР в кристаллах EuAl₃(BO₃)₄ и TmAl₃(BO₃)₄. Обнаруженные эффекты вызваны взаимодействием основного состояния иона Cr³⁺ с возбужденными состояниями ионов Eu³⁺ и Tm³⁺

When studying the EPR spectra of the Cr³⁺ ions, new data about the state of the Cr³⁺ impurity ions in single-crystal YAl₃(BO₃)₄, EuAl₃(BO₃)₄, TmAl₃(BO₃)₄ have been obtained. The parameters of spin Hamiltonian representing the angular dependence of the spectra have been established for the three crystals. It was shown that the Cr³⁺ ions substitute trivalent aluminum ions and form a system of three magnetically non-equivalent spectra rotated through 120° relative to each other. The deviation of the Z-axis from the C3 axis for Cr³⁺ ions was found to be 2.5° (TmAl₃(BO₃)₄, 2° (YАl₃(BO₃)₄), 0.7° (EuАl₃(BO₃)₄). A significant temperature dependence of g and D parameters has been found. Besides, a strong broadening of the EPR lines in the EuAl₃(BO₃)₄ and TmAl₃(BO₃)₄ crystals has been registered. The reported effects are determined by the interaction of the ground state of the Cr³⁺ ion and the excited states of the Eu³⁺, Tm³⁺.