Universität Osnabrück, Graduiertenkolleg Mikrostruktur oxidischer
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GRADUIERTENKOLLEG MIKROSTRUKTUR OXIDISCHER KRISTALLE 51<br />
Im angeregten Zustand des Systems liegt nach dem hier vertretenen Modell also Ti 3+ -O - vor. Isoliertes Ti 3+ in<br />
g , g < 0,1 ; [18]), was durch das in C3v-Symmetrie nicht<br />
Al2O3 besitzt eine große g -Anisotropie ( || = 1,067<br />
verschwindende Bahnmoment im Ti 3+ -Grundzustand hervorgerufen wird. Man könnte daher eine ähnliche Ab-<br />
1<br />
weichung und Anisotropie im gekoppelten Triplett-System erwarten, da die g -Werte der koppelnden ( S = ) -<br />
2<br />
Systeme den g -Wert des ( S = 1)<br />
-Systems direkt bestimmen. Die beobachteten Werte von g ≈ 2 sprechen<br />
3+ -<br />
aber dafür, dass der Bahndrehimpuls im Ti -O unterdrückt ist. Genau dies ist im vorgeschlagenen Modell zu<br />
erwarten, da das Ti 3+ -O - lediglich orthorhombische Symmetrie aufweist, was zum „quenching of orbital momentum“<br />
führt.<br />
Die Bindungen zwischen Titan und Sauerstoff liegen sehr nah zu den Richtungen der Al-O-Bindungen im ungestörten<br />
Gitter, was mit der Annahme übereinstimmt, dass Titan-Ionen im Korund auf Al-Plätzen eingebaut<br />
werden [8]. Die Eulerwinkel der Zentren T1 und T2 sollten aber nicht ohne weiteres der Kristallstruktur<br />
zugeordnet werden, da nach dem Einbau eines Ti 4+ -Ions und dem Transfer des Elektrons vom Sauerstoff zum Ti<br />
die Kristallstruktur relaxieren kann. Quanten-chemische Rechnungen könnten dazu wertvolle Aussagen machen.<br />
Ebenso könnten sie eine Interpretation der gemessenen Parameter ermöglichen. Solche Rechnungen würden den<br />
Rahmen einer experimentellen Arbeit überschreiten und wurden aus diesem Grund unterlassen.<br />
Über ODMR Messungen bei verschiedenen Wellenlängen ist eine Zuordnung des Zentrums T1 zur „blauen“<br />
und T2 zur „grünen“ Lumineszenzbande gelungen.<br />
Anhand der Vorzeichen der beobachteten Resonanzen kann gezeigt werden, dass die Lebensdauer der angeregten<br />
Spin-Zustände τ kürzer ist als ihre Spin-Gitter-Relaxationszeit T . Der Resonanzeffekt wird daher durch<br />
1<br />
τ limitiert. Die bekannten Lebensdauern der „blauen“ und „grünen“ Lumineszenzbanden (1.4 ms und 47 µs bei<br />
T=10 K) müssen also zwangsweise zu einer deutlich unterschiedlichen Empfindlichkeit der Zentren gegenüber<br />
der Mikrowellenleistung führen. Da uns gelungen ist, sowohl die ODMR des „blauen“ als auch die des „grünen“<br />
Lumineszenzzentrums mit einer vergleichbaren Empfindlichkeit nachzuweisen, erhalten wir einen Widerspruch.<br />
Die Klärung dieses Widerspruches bedingt weitere Untersuchungen zur Abhängigkeit der ODMR-<br />
Signalintensität von der Mikrowellenleistung und zur spektralen Abhängigkeit der ODMR-Signalintensität. Zur<br />
Zeit kann lediglich dahingehend spekuliert werden, dass es mehrere Zentren mit gleicher Emissionsbande aber<br />
verschiedenen Lebensdauern gibt oder dass sich die Lebensdauer des Zentrums T2 beim Abkühlen von 10 K auf<br />
4,2 K drastisch erhöht.<br />
Ausblick<br />
Die Interpretation der experimentellen Parameter sollte durch quanten-chemische Rechnungen von Theoretikern<br />
erfolgen. Experimentell muss versucht werden, den Widerspruch zwischen den Lebensdauermessungen und den<br />
ODMR-Messungen zu klären.<br />
Außerdem ist bekannt, dass sich viele Defektzentren im YAlO3 ähnlich verhalten, wie im Al2O3. Daher ist es<br />
naheliegend, die Untersuchungen auch auf YAlO3:Ti auszudehnen, um dort das Pendant zu den Zentren T1 und<br />
T2 zu finden. Aber natürlich kann diese Methode auch bei verschiedenen Lumineszenzzentren in anderen<br />
Kristallen verwendet werden.<br />
Literatur<br />
[1] <strong>Universität</strong> <strong>Osnabrück</strong>, <strong>Graduiertenkolleg</strong> <strong>Mikrostruktur</strong> <strong>oxidischer</strong> Kristalle, Verlängerungsantrag<br />
01.07.1997 — 30.06.2000<br />
[2] B. Henderson, G. F. Imbusch, Contemp. Phys. 29(3), 235 (1988)<br />
[3] F. A. Kröger, Some Aspects of the Luminescence of Solids, Elsevier Publ. Co., Amsterdam (1948)<br />
[4] A. J. H. Macke, Phys. Stat. Solidi A 39, 117 (1977)<br />
[5] R. C. Powell, J. L. Caslavsky, Z. AlShaieb, J. M. Bowen, J. Appl. Phys. 58, 331 (1985)<br />
[6] R. C. Powell, G. E. Venikouas, L. Xi, J. K. Tyminski, M. R. Kokta, J. Chem. Phys. 84(2), 662 (1986)<br />
[7] R. Reisfeld, M. Eyal, Ch. K. Jørgensen, Chimia 41, 117 (1987)<br />
[8] A. Lupei, V. Lupei, C. Ionescu, H. G. Tang, M. L. Chen, Opt. Commun. 59(1), 36 (1986)<br />
[9] G. Blasse, J. M. Verweij, Mater. Chem. Phys. 26, 131 (1990)<br />
[10] L. E. Bausá, I. Vergara, F. Jaque, J. García-Solé, J. Phys. Cond. Matt 2, 9919 (1990)<br />
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