Bi4Ge3O12∶Er3+晶体中的高阶混合效应对EPR g因子的影响

郝丹辉，柴瑞鹏，梁 良

(1.西安建筑科技大学华清学院物理教研室，西安 710043；2.西安建筑科技大学理学院，西安 710055)

0 引 言

锗酸铋Bi4Ge3O12晶体(简称BGO)作为一种人工合成晶体材料，具有能量分辨率高、化学性能稳定、发光效率高等特点，常被用于制造闪烁体探测器、二极管泵浦固体激光器以及其他非线性光学器件等，在天文物理、高能物理、核医学等领域具有广泛的应用[1-5]。特别是近几十年来，三价稀土离子(例如Er3+、Yb3+、Ho3+、Nd3+和Tm3+)掺杂BGO晶体中的荧光光谱和电子顺磁共振(EPR)光谱研究逐渐成为科学家们关注的焦点[6-13]。例如，Kaminskii等[6-8]利用光谱学对稀土掺杂BGO晶体的激光特性进行了广泛研究，随后Morrison等[9]采用点电荷晶体场模型及最小二乘法拟合程序对BGO晶体中Er3+和Nd3+的实验光谱进行了分析。此外Bravo等[11-12]对掺杂了Er3+的BGO晶体中的EPRg因子进行了测量，由于EPR谱对磁性稀土离子[14-16]的局部环境非常敏感，所以掌握晶体局域结构信息可以更好地理解掺杂状态下BGO晶体光学行为的物理和化学机理[10-23]。为此，Bravo等科研工作者认为仅仅考虑基态多重态对g因子的贡献是不够的，还需要考虑更高谱项的多重态的贡献，因此在他们的研究中，通过一阶微扰的方法将第一激发多重态4I13/2包含在g因子的计算中，结果显示BGO晶体中Er3+的g因子与实验值[12]吻合得很好，其中g⊥与实验值的偏差小于1.2%，g//与实验值的偏差可忽略不计。随后，Wu等[17]把包含二阶晶体场混合及J-J混合效应的二阶微扰公式应用在稀土离子掺杂晶体的EPRg因子研究中，但文献中并没有给出具体的定量分析结果。……