Universität Osnabrück, Graduiertenkolleg Mikrostruktur oxidischer

44 UNIVERSITÄT OSNABRÜCK, FACHBEREICH PHYSIK
Für die Untersuchungen wurden uns vom FEE mehrere Kristalle mit unterschiedlichen Nd Konzentrationen zur
Verfügung gestellt. Die Durchführung der EPR Messungen erfolgte bei X-Band Frequenzen (~9 GHz), während
für die ODMR Messungen zusätzlich eine Gunn- Diode mit einer Frequenz von 35 GHz benutzt werden konnte.
Da aus der Literatur die g-Werte von Nd in YAG bekannt sind [6], ließ sich ein Teil der EPR Resonanzen aus
der Winkelabhängigkeit relativ leicht als Hyperfeinstruktur der beiden Isotope 143 Nd und 145 Nd mit jeweiligem
Kernspin von I = 7/2 identifizieren.
Abbildung 4 Ausschnitte aus dem EPR Spektrum (links) und dem MCD(B) Spektrum (rechts) von YAG:Nd.
Erkennbar sind Resonanzen, die zu den Nd Isotopen ohne Kernspin gehören, sowie Hyperfeinstruktur. Die gekennzeichneten
Resonanzen gehören nicht zum bisher bekannten Nd-Zentrum. Für die ODMR Messung sind
die effektiven g-Werte der Resonanzen angegeben.
Wie in Abb. 4 zu sehen ist, waren sowohl in den EPR Spektren, als auch in der MCD(B) Messung Resonanzen
festzustellen, die nicht an das bekannte Nd Zentrum angepaßt werden konnten. Diese zusätzlichen Resonanzen
wiesen auf Zentren hin, die mit dem bekannten Nd Defekt eng verwandt sind, da diese sowohl in der Winkelabhängigkeit,
wie auch unter Variation der Temperatur oder der Mikrowellenleistung ein sehr ähnliches Verhalten
zeigten, wie die Nd Resonanzen. Die ODMR Messungen bestätigten diese Annahme aufgrund der Tatsache, daß
im Absorptions- bzw. MCD Spektrum Banden auftraten, die eindeutig nicht zum optisch wohlbekannten Nd [7]
gehören, aber trotzdem die gleichen tagged-MCD Eigenschaften haben.
Die experimentellen Gegebenheiten lassen für das unbekannte Zentrum auf ein Nd-Nd-Paar mit Spin 1 schließen,
wofür allerdings der endgültige Nachweis noch aussteht. EPR Messungen bei 34 GHz sind begonnen worden
und werden die Interpretation der Spektren ermöglichen. Aus einer Frequenzabhängigkeit, d.h. der Lage der
Resonanzen in Abhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz zwischen 9.0 und 12.4 GHz konnte die Nullfeldaufspaltung
des unbekannten Zentrums auf 11.5 GHz festgelegt werden.
Ausblick
Der Schwerpunkt der Untersuchungen an den Silleniten wurde auf BSO gesetzt. Deshalb liegt es nahe, die Messungen
und Auswertungen auch auf die andere Sillenite wie BTO oder BGO auszudehnen. Da der tagged-MCD
eine Methode ist, mit der sich die Absorption einer einzelnen Defektart von der gesamten Absorption unterscheiden
läßt, sollten auch dotierte Proben hinsichtlich der Ausgangsfragestellung untersucht werden.
Auf dem Gebiet der Absorptionen von Lochpolaronen in MgO und KTaO3 gilt es, die Modellrechnungen zu
verifizieren, bevor die Veröffentlichung abgeschlossen werden kann. In YAG:Nd steht die endgültige Identifizierung
des unbekannten Zentrums noch aus. Die derzeit laufenden EPR Q-Band Messungen werden in jedem
Fall dazu beitragen, die Symmetrie des Defektes beschreiben zu können Anschließend bleibt zu klären, inwieweit
sich die Konzentration der Nd Dotierung auf die Bildung des „neuen“ Zentrums auswirkt und, ob dessen
Anwesenheit signifikanten Einfluß auf die Lasereigenschaften des Kristalls hat. Möglicherweise ist das Defektzentrum
auch in anderen Nd dotierten Wirtskristallen vorhanden, was nachzuweisen wäre.
Literatur
[1] H.-J. Reyher, U. Hellwig, O. Thiemann: Phys. Rev. B 47, 5638 (1993)
[2] Dissertation: B. Faust, Universität Osnabrück, 1997
[3] Dissertation: N. Hausfeld, Universität Osnabrück, 1999