Journal of Experimental and Theoretical PhysicsJournal of Experimental and Theoretical Physics0044-45103034-641XRussian Academy of Science10.31857/S0044451024060014ROL' NEFELOKSETIChESKOGO EFFEKTA DLYa IONA Fe2+ V MATRITsAKh SELENIDA TsINKA I TELLURIDA KADMIYaРОЛЬ НЕФЕЛОКСЕТИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ДЛЯ ИОНА Fe2+ В МАТРИЦАХ СЕЛЕНИДА ЦИНКА И ТЕЛЛУРИДА КАДМИЯKrivobokV. SКривобокВ. С krivobok_v_s_noemail@ras.ruAminevD. F.АминевД. Ф. aminev_d_f_noemail@ras.ruZazymkinaD. A.ЗазымкинаД. А. zazymkina_d_a_noemail@ras.ruUshakovV. V.УшаковВ. В. ushakov_v_v_noemail@ras.ruNaritsA. A.НарицА. А. narits_a_a_noemail@ras.ruKozlovskiyV. I.КозловскийВ. И. kozlovskiy_v_i_noemail@ras.ruKorostelinYu. V.КоростелинЮ. В. korostelin_yu_v_noemail@ras.ruФизический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наук; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)Физический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наукФизический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наукФизический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наукФизический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наукФизический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наукФизический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наук010620241656757766

Для электронной подсистемы ионов переходных металлов, встроенных в кристаллическую решетку или сформировавших комплекс с лигандами, наблюдается эффективное уменьшение межэлектронного отталкивания по сравнению со свободными ионами, которое в современной литературе упоминается как нефелоксетический эффект. В данной работе исследуется роль нефелоксетического эффекта при формировании электронного спектра ионов Fe2+ в матрицах CdTe и ZnSe. Экспериментальная оценка соответствующих поправок осуществлена на основе анализа двух переходов - хорошо известного 5T2(5D) → 5E(5D), позволяющего зафиксировать величину кристаллического поля, и менее изученного 3T1(3H) → 5E(5D). Обнаружение бесфононной линии данного перехода в CdTe:Fe позволило сравнить свойства двух люминесцентных систем и продемонстрировать, что для иона Fe2+ в CdTe роль нефелоксетического эффекта заметно возрастает. На основе полученных экспериментальных данных в сочетании с расчетами в рамках теории кристаллического поля уточнены значения параметров Рака для ионов Fe2+ в матрицах CdTe и ZnSe. Продемонстрированная в работе роль нефелаксетического эффекта для ионов Fe2+ в двух схожих по структуре матрицах важна как для практических задач, связанных с совершенствованием ИК-лазерных систем, так и для разрешения некоторых фундаментальных вопросов квантовой химии.

Для электронной подсистемы ионов переходных металлов, встроенных в кристаллическую решетку или сформировавших комплекс с лигандами, наблюдается эффективное уменьшение межэлектронного отталкивания по сравнению со свободными ионами, которое в современной литературе упоминается как нефелоксетический эффект. В данной работе исследуется роль нефелоксетического эффекта при формировании электронного спектра ионов Fe2+ в матрицах CdTe и ZnSe. Экспериментальная оценка соответствующих поправок осуществлена на основе анализа двух переходов - хорошо известного 5T2(5D) → 5E(5D), позволяющего зафиксировать величину кристаллического поля, и менее изученного 3T1(3H) → 5E(5D). Обнаружение бесфононной линии данного перехода в CdTe:Fe позволило сравнить свойства двух люминесцентных систем и продемонстрировать, что для иона Fe2+ в CdTe роль нефелоксетического эффекта заметно возрастает. На основе полученных экспериментальных данных в сочетании с расчетами в рамках теории кристаллического поля уточнены значения параметров Рака для ионов Fe2+ в матрицах CdTe и ZnSe. Продемонстрированная в работе роль нефелаксетического эффекта для ионов Fe2+ в двух схожих по структуре матрицах важна как для практических задач, связанных с совершенствованием ИК-лазерных систем, так и для разрешения некоторых фундаментальных вопросов квантовой химии.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда в рамках проекта № 19-79-30086.Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда в рамках проекта № 19-79-30086.A. E. Dormidonov, K. N. Firsov, E. M. Gavrishchuk et al., Appl. Phys. B 122, 211 (2016).Y. Wang, T. T. Fernandez, N. Coluccelli et al., Opt. Express, 25, 25193 (2017).S. Mirov, V. Fedorov, I. Moskalev et al., J. Luminescence, 133, 268 (2013).J. Cook, M. Chazot, A. Kostogiannes et al., Opt. Mater. Express 12, 1555 (2022).Y. Luo, M. Yin, L. Chen et al., Opt. Mater. Express 11, 2744 (2021).А. И. Белогорохов, М. И. Кулаков, В. А. Кремерман и др., ЖЭТФ 94, 174 (1988) [A. I. Belogorokhov, M. I. Kulakov, V. A. Kremerman et al., Sov. Phys. JETP 67, 1184 (1988)].М. Н. Сарычев, И. В. Жевстовских, Ю. В. Коростелин, и др., ЖЭТФ 163, 96 (2023).А. М. Воротынов, А. И. Панкрац, М. И. Колков, ЖЭТФ 160, 670 (2021).S. B. Mirov, I. S. Moskalev, S. Vasilyev et al., IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 24, 1 (2018).J. Shee, M. Loipersberger, D. Hait et al., J. Chem. Phys. 154, 194109 (2021).K. Li, H. Lian, R. Van Deun et al., Dyes and Pigments 162, 214 (2019).Chr. K. Jurgensen, Progress in Inorganic Chemistry 4, 73 (1962).Molecular Electronic Structures of Transition Metal Complexes II. Structure and Bonding, ed. by D. Mingos, P. Day and J. Dahl, Springer, Berlin (2011).B. N. Figgis and M. A. Hitchman, Ligand field theory and its applications, Wiley–VCH, New York (2000).L. Lang, M. Atanasov and F. Neese, J. Phys. Chem. A 124, 1025 (2020).E.-L. Andreici Etimie, N. M. Avram, and M. G. Brik, Opt. Mater. X 16, 100188 (2022).A. Suchocki, S. W. Biernacki, A. Kaminska et al., J. Lumin. 102-103, 571(2003).K. P. O’Donnell, K. M. Lee, and G. D. Watkins, J.Phys.C: Solid State Phys. 16, 723 (1983).J. W. Evans, T. R. Harris, B. R. Reddy et al., J. Lumin. 188, 541 (2017).G. Roussos, H.-J. Schulz, M. Thiede, and J. Lumin. 31-32, 409 (1984).V. V. Fedorov, S. B. Mirov, A. Gallian et al., IEEE J. Quant. Electr. 42, 907 (2006).A. Salem, E. Saion, N. Al-Hada et al., Appl. Sci. 6, 278 (2016).E. E. Vogel, O. Mualin, M. A. de Orue et al., Physical Review B 50, 5231 (1994).S. B. Mirov, V. V. Fedorov, D. Martyshkin et al., IEEE J. Selected Topics in Quan. Electron. 21, 1601719 (2015).R. I. Avetisov, S. S. Balabanov, K. N. Firsov et al., J. Crystal Growth 491, 36 (2018).A. Gladilin, S. Chentsov, O. Uvarov et al., J. Appl. Phys. 126, 015702 (2019).M. P. Frolov, Yu. V. Korostelin, V. I. Kozlovsky, and Ya.K. Skasyrsky, Opt. Lett. 44, 5453 (2019).V. S. Krivobok, D. F. Aminev, E. E. Onishchenko et al., JETP Lett. 117, 344 (2023).J. Peppers, V. V. Fedorov, and S.B. Mirov, Opt. Express 23, 4406 (2015).R. Kernocker, K. Lischka, L. Palmetshofer et al., J. Crystal Growth 86, 625 (1988).D. F. Aminev, A. A. Pruchkina, V. S. Krivobok et al., Opt. Mat. Express 11, 210 (2021).В. С. Багаев, В. С. Кривобок, Е. Е. Онищенко и др., ЖЭТФ 140, 929 (2011).S. Sugano, Y. Tanabe, and H. Kamimura, Multiplets of Transition-Metal Ions in Crystals, Academic Press, New York (1970).Y. Tanabe and S. Sugano, J. Phys. Soc. Jpn. 9, 753 (1954).C. E. Housecroft, A. G. Sharpe, Inorganic Chemistry (4th ed.), Prentice Hall, Hoboken (2012).A. L. Tchougreff and R. Dronskowski, International Journal of Quantum Chemistry 109, 2606 (2009).