掺杂晶体YABEu中Eu^3离子的配位场能级分析.pdf

第25卷第 3期 分 子 科 学 学 报 V01．25No．3 2009年6月 JOURNAL 0F MOLEC1I『．AR SCIENCE June20o9 [文章编号]1000-9035(2009)03—0183．05 掺杂晶体 YAB：Eu中Eu3+离子的配位场能级分析 王会荣 2，范英芳 (1．山西大学分子科学研究所，山西 太原030006； 2．太原警官职业学院侦查系，山西 太原030032) [摘 要] 采用点群链 n(3)3O ]D3关系来标记 D3点群的斯塔克能级．基于双层点电荷 配位场(DSCPCF)和经典的简单点电荷配位场(PCF)两种模型，利用 自编的计算程序，对三角对 称(D )掺杂晶体YAB：Eu中Eu 离子的配位场微扰能级进行理论计算和归属．通过与实验能 级比较，结果表明：按照配合物的实际配位结构，利用较少的拟合参数，PSCPCF模型得到比 PCF模型更为合理的能级分布和精确的能级分裂值． [关键词] 稀土配合物；YAB：Eu；配位场分析 [中图分类号] 0614 [学科代码] 150·15 [文献标识码] A 0 引言 硼酸铝钇 (BO3)(缩写为YAB)作为非线性光学晶体具有极好的化学性质和物理性质，由于掺 杂稀土离子的晶体通过 自倍频转换可获得可见激光，其应用研究引起了国内外研究者的极大兴趣_1 ． 深入探讨这类晶体中稀土离子的能级分布与光谱结构，在理论研究和实际应用方面均具有重要意义．掺 杂晶体Y仙 (BO3)4：EU3(简记为YAB：Eu)服从 R32空间群l5J，Eu3的环境点对称为 D3．G~rller-Walrand 等人_6]曾利用晶格和法 (即B =(1一 )(rk)／r Ak)以及 由降低对称性步骤 (D3^一D3)得到初始值， 再经过与实验能级的拟合，给出YAB：Eu中Eu3离子配位场参数值 曰 ．但是它们属于唯象参数，作为 自由可调参数通过计算与实验能级的拟合过程而获得，不可能真实反映稀土离子周围电荷分布等微观 结构信息，而且通常这种唯象处理不太可靠，因为观察Stark能级的数 目小于配位场参数的数 目 j．杨频 等人提出了双层点电荷配位场 (DSCPCF)模型并成功地应用于过渡和稀土金属配合物的配位场微扰能 级的计算中89]．本文根据Y (BO3)：Eu3的实际晶体结构数据，利用双层点电荷配位场(DSCPCF)模 型，计算三角对称YAB：Eu晶体中Eu3离子的支谱项 F，(J=0～6)，D (J=0～4)以及 的配位场能 ．， 级，按照点群链关系 尺(3) 3O ]D 对其进行归属．同时给出点电荷配位场(PCr)模型计算的结果以 便进行比较．结果表明，DSCPCF模型给出相对精确的结果，而且该方法的计算简便、快速、物理意义明 确 ． 收稿 日期 ：2008．12．26 基金项目：山西省自然科学基金资助项 目(2．007011025)；山西省留学归国基金资助项 目(2006) 联系人简介：范英芳 (1960．)，女，博士，教授，主要从事无机结构化学研究． E-mail： yf@SXU．edu．cn 184 分 子 科 学 学报 第25卷 1 理论方法和结构参数的选取 对于与镧系4f 电子组态相联系的能级分析是借助传统上分离的哈密顿量：疗=疗 +疗cf’其中 日 只包括各向同性的球对称相互作用，通常称为 “自由离子”哈密顿：而疗。包括镧系4f电子所经受的 非球对称晶场势的所有偶宇称部分．在 D对称场中，只限于单电子晶场作用时，詹簿符可以表达为下 式 疗f= 6c5+ 8c8+ ；(cj—c4_3)+ 06c8+86(Ci—c6_3)+ 2(c2+c6_6)． (1) 其中，c=v厂 丽 ，为Racah定义的k秩球谐不可约张量算符，而配位场参