Co-katkılandırılmış kristalinin ESR tekniği ile incelenmesi

Abstract

Co katkılandırılmış rutil TİO2 tek kristalleri Elektron Paramanyetik Rezonans tekniği (EPR) ile araştırılmıştır ve bu ölçümler X-band (v = 9.5 GHz) frekans aralığında yapılmıştır. Oktaedral pozisyonlarda yerleşmiş rombik simetrili iki eş kobalt merkezlerinden EPR spektrumu gözlenmiştir. Efektif spini S = 1/2 olan Co2+ taban durumunun aşırı ince yapı yarılması kobalt iyonlarının çekirdek spini 1=7/2 etkisinden kaynaklanır. EPR spektra çizgilerin rezonans alanları sabit manyetik alan yönü farklı düzlemler çevirerek araştırılmıitır. Elde edilen rezonans alanların açısal değişiklikleri bilgisayar programıyla modele edilmiştir. Simulasyonlarm sonucunda iki numunenin farklı düzlemleri için anizotropik g-tenzör bileşenleri ortalaması gx = 2,075 ± 0,025, gy = 3,7465 ± 0,035, gz = 5,92 ± 0,04 ve anizotropik aşırı ince etkileşme tenzörü bileşenleri Ax = 37 ± 5, Ay = 26,5 ± 0,5, Az = 157 ± 3 olarak bulunmuştur. EPR spektralarm aşırı ince yapısı ve çok kuvvetli anizotropisi rutil kristalinde Co + iyonlarının oktaedrik pozisyonlara yerleşmesini gösterdi. Sıcaklık bağımlı Co2+ iyonların aşırı ince yapı çizgi genişliği inceleme sonucu spin-yapı relaksasyon sabiti Ti ve taban durumuna en yakın uyarılmış kramers dupleti aralığı 5 bulunmuştur.

Co-doped TİO2 ratile single crystals have been studied by EPR technique in X-band (v - 9.8 GHz) frequency range. EPR spectra of two equivalent system of cobalt centers of rhombic symmetry localed in octahedral position of rutile structure have been observed. Hyperfine structure of EPR spectra belong to Co ions in the grouwnd state with effective spin S = XA and nuclear spin 1 = 7/2. Resonanse field of EPR lines have been studied for various orientations of the static magnetic field. Angular dependences of resonanse field numerically with use of specially developed computer program. As a result of simulation average values of anisotropic g-tensor gx = 2,075 ± 0,025, gy = 3,7465 ± 0,035, gz = 5,92 ± 0,04 and hyperfine interaction Ax = 37 ± 5, Ay = 26,5 ± 0,5, Az = 157 ± 3 have been obtained. The hyperfine splitting and strong anisotropy of EPR signal shows that Co2+ ions located in the octahedral positions of rutile crystal. Temperature dependence of linewidth of the hyperfine components allow to determine spin-lattice relaxation time ti and distance 6 from ground state to first excited Kramer's doublet state.