Universität Osnabrück, Graduiertenkolleg Mikrostruktur oxidischer

GRADUIERTENKOLLEG MIKROSTRUKTUR OXIDISCHER KRISTALLE 55
Abbildung 3: Die Tagged-Lumineszenz bei 80 mT
stellt die Emissionsbande des neuen Zentrums T3 dar.
Zum Vergleich sind auch die Tagged-
Lumineszenzspektren der bekannten Triplett-Zentren
T1 und T2 eingezeichnet worden.
Ein Vergleich der Emissionsbanden von T1, T2 und T3 ist in Abb. 3 gezeigt. Die Emissionsbanden von T1 und
T2 in der hochdotierten Probe sind identisch mit denen der vorher untersuchten Probe. Die Bande von T1 unterscheidet
sich von T3 deutlich sowohl in der Form als auch in der Lage. Zwischen T2 und T3 ist der Unterschied
verglichen mit der Breite gering und besteht lediglich in einer Blauverschiebung von T3 um ca. 20 nm. Die
Existenz mehrerer „grün“ emittierender Zentren erschwert einen Vergleich mit den Literaturdaten, da zumindest
T3 nicht in allen Al2O3:Ti-Proben vorhanden ist. Sie erklärt auch, dass die bisher veröffentlichen Spektren sich
stark voneinander unterscheiden. Noch schwieriger wird die Situation dadurch, dass Hinweise auf weitere T3ähnliche
Zentren gefunden wurden (s. unten).
Die ODMR-Eigenschaften von Zentrum T3 wurden parametrisiert und mit denen der bekannten Zentren T1 und
T2 verglichen. Dies wird mittels einer ODMR-Winkelabhängigkeit erreicht (Abb. 4). Dabei werden ODMR-
Spektren bei verschiedenen Winkeln zwischen der Magnetfeldrichtung und einer der Kristallachsen (hier
[0001]
) gemessen. Die Drehachse steht senkrecht zum Magnetfeld. Die Resonanzen in den Spektren werden
durch „x“- oder „o“-Zeichen ersetzt („o“ für positives und „x“ für negatives ODMR-Vorzeichen.) und in Abhängigkeit
vom Drehwinkel aufgetragen. Der Weg der Resonanzen durch die Winkelabhängigkeit heißt Zweig.
Abbildung 4: Winkelabhängigkeit des ODMR-
Signals des Zentrums T3. Auf der Abszisse ist das
Magnetfeld und auf der Ordinate der Winkel zwischen
der Magnetfeldrichtung und der [ 0001]
-Achse
des Kristalls aufgetragen. Die Drehung fand um die
[ 12 10]
-Achse statt. Die Kreise und Kreuze markieren
die jeweils positiven und negativen Resonanzen.
Die Größe der Zeichen ist proportional zur Signalintensität.
Mit durchgezogenen Linien werden die vom
Spin-Hamiltonian für T3 gelieferten Anpasskurven
dargestellt. Um 1200 mT und bei 620 mT sind die
Resonanzen der schon bekannten Zentren T1 und T2
zu beobachten.
Da die Emissionsbanden aller drei Zentren T1, T2 und T3 überlappen, ist es nicht möglich, die Resonanzen über
die Emissionswellenlänge zu trennen. Als Folge beobachtet man neben den neuen Resonanzzweigen die
bekannten von T1 und T2 (vgl. mit dem vorherigen Bericht). Die erlaubten Übergänge sind hauptsächlich um
1200 mT zentriert. Bei ca. 620 mT sind die entsprechenden verbotenen Übergänge zu beobachten. Bei Betrachtung
der restlichen Resonanzzweige erkennt man die Merkmale eines Triplett-Zentrums mit starker Kristallfeldaufspaltung.
Ein solches System kann mit dem folgenden Spin-Hamiltonian beschrieben werden [AB70]:
2 1 1 2 2
H SO = µ B ( BX
g X S X + BY
gY
SY
+ BZ
g Z SZ
) + D(
SZ
− S(
S + 1))
+ E(
S X − SY
) ,
3 2
wobei µ B — das Bohrsche Magneton, S X , SY
, SZ
— die Komponenten des Spin-Operators, , ,
— die Komponenten des Magnetfeldes, g , , — die Komponenten des
g
BX Y B
B Z g t -Tensors und D
(axial)
Z
X gY