Научная тема: «ОПТИЧЕСКАЯ И ЭПР-СПЕКТРОСКОПИЯ МАТЕРИАЛОВ КВАНТОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ И НЕЛИНЕЙНОЙ ОПТИКИ НА ОСНОВЕ КРИСТАЛЛОВ ФТОРИДОВ, СЕМЕЙСТВ ДИГИДРОФОСФАТА И СУЛЬФАТА КАЛИЯ»
Специальность: 01.04.05; 01.04.07
Год: 2009
Отрасль науки: Физико-математические науки
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Разработана общая методика получения и исследования парамагнитных центров в низкосимметричных кристаллах. В кристаллах сульфата калия, активированных ионами таллия, изучены спектры оптического поглощения, люминесценции, возбуждения, спектры ЭПР, процессы спин-решёточной релаксации. Для объяснения спектроскопических и релаксационных свойств ns ионов в низкосимметричных матрицах привлечены нечётные компоненты кристаллического поля, смешивающие s и p состояния. Выявлена существенная роль внутренних ns2-оболочек для объяснения величин сверхтонких взаимодействий (СТВ) ns1-ионов.
  2. Впервые показано, что эффективным парамагнитным зондом для исследования кристаллов, в том числе кристаллов с фазовыми переходами, являются ионы двухвалентного таллия. Методом ЭПР с использованием ионов Tl2  исследованы фазовые переходы в кристаллах KH2PO4, KD2PO4, KH2ASO4, CSH2PO4, K2SeO4.
  3. Впервые исследованы спектры ЭПР ш^-ионов во фторидах со структурой флюорита и перовскита. В кристаллах KMgF3:Zn+ наблюдалось дополнительное расщепление компонент ЛСТС из-за снятия вырождения энергетических уровней по суммарному ядерному спину лигандов, обусловленное необычайно сильным взаимодействием (несколько сотен гаусс) неспаренного s-электрона с ядрами лигандов. На основании данных, полученных методом ЭПР, исследован характер ковалентных связей для и^-центров.
  4. Методами оптической и ЭПР-спектроскопии в интервале температур 4.2-300 К впервые изучены кристаллы со структурой перовскита KZnF3:Tl, KMgF3:Tl, антиперовскита LiBaF3:Pb, установлены модели примесных центров и схемы уровней энергии.
  5. Синтезированы кристаллы фторидов высокого оптического качества KMgF3, KZnF3:Cr3+, LiCaAlF6:Cr3+, KY3F10:Nd3+, SrAlFs:Cr3+, на которых получен эффект лазерной генерации.
  6. Показано, что в кристаллах KZnF3:Cr   в процессе лазерной генерации наиболее эффективно участвуют примесные центры Cr3+ тригональной симметрии. Обнаружено, что в процессе выращивания кристаллов происходит изменение валентности ионов Cr3+Cr2+, приводящее к уменьшению эффективности лазерной генерации. Определены условия синтеза, при которых валентность активатора не меняется.
Список опубликованных работ
Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1.Крутиков, В.Ф. Парамагнитный резонанс атомов Ag в состоянии S1/2 в кристаллах K2SO4 [Текст] / В.Ф.Крутиков, Н.И.Силкин, В.Г.Степанов // ФТТ. -1971.-Т.13,№ 2.-С.617-620.

2.Крутиков, В.Ф. ЭПР ионов Cd в состоянии S1/2 в кристаллах K2SO4 [Текст] / В.Ф.Крутиков, Н.И.Силкин, В.Г.Степанов // ФТТ. -1971.- Т.13,№ 10.-С.3100-3103.

3.Крутиков, В.Ф. Магнитные свойства ионов Tl в кристаллах K2SO4 [Текст] / Р.Л.Гарифуллина, В.Ф.Крутиков, Н.И.Силкин, В.Г.Степанов // ФТТ. -1972.-Т.14,№ 2.-С.618-621.

4.Крутиков, В.Ф. ЭПР ионов Hg+ в кристаллах K2SO4 [Текст] / В.Ф.Крутиков, Н.И.Силкин, В.Г.Степанов // ФТТ. -1972.-Т.14,№ 10.- С.3086-3087.

5.Крутиков, В.Ф. ЭПР атомов и ионов, стабилизированных в состоянии S1/2 в некоторых кристаллических матрицах [Текст] / В.Ф.Крутиков, Н.И.Силкин, В.Г.Степанов // Сб. Парамагнитный резонанс, изд-во КГУ, Казань. - 1974.- № 8-9. - С.242-257.

6.Осминин, В.С. Рекомбинационные процессы в сульфате калия с примесью таллия [Текст] / В.С.Осминин, В.Г.Плеханов, Н.И.Силкин // Ж.прикладной спектроскопии. -1974. -Т.ХХ1, №1. - С.98-91.

7.Крутиков, В.Ф. ЭПР ионов Zn+ в кристаллах K2SO4 [Текст]/ Т.И.Кабакова, В.Ф.Крутиков, Н.И.Силкин, В.Г.Степанов // ФТТ.-1975.- Т.17, №2.-С.546 -548.

8.Крутиков, В.Ф. Примесные центры Pb в кристаллах, имеющих структуру флюорита [Текст] / В.Ф.Крутиков, Н.И.Силкин, В.Г.Степанов // ФТТ. - 1975. - Т.17, № 11.- С.3363-3366.

9.Aminov, L.K. Spin-Lattice Relaxation of Tl -Ions in K2SO4 Single Crystals / L.K.Aminov, I.N.Kurkin,V.I. Shlenkin, N.I.Silkin// Phys.Stat. sol.(b). - 1975. -V.72. - P.97-102.

10.Крутиков, В.Ф. ЭПР примесных центров Cd+ в кристаллах гомологического ряда флюорита [Текст] / В.Ф.Крутиков, Н.И.Силкин, В.Г.Степанов // ФТТ. - 1976. - Т.18, № 10.- С.2958-2964.

11.Еремин, М.В. Влияние гибридизации обмена неспаренного s- электрона с электронами лигандов на величину контактного сверхтонкого взаимодействия [Текст] / М.В. Еремин, Н.И.Силкин// ФТТ. - 1976. - Т.18, № 5.- С.1381-1383.

2+

12.Eremin, M.V. Theory of the ESR Spectra of Tl -Ions in K2SO4 Single Crystals / M.V.Eremin, N.I.Silkin // Phys.Stat. sol.(b). - 1977. -V.84. - P. 803-811.

13.Крутиков, В.Ф. Парамагнитные центры Cd в состоянии S1/2 в кристаллах со структурой флюорита [Текст] / В.Ф.Крутиков, Н. И.Силкин, В. Г.Степанов // Сб. Парамагнитный резонанс, изд-во КГУ, Казань. - 1978.- № 10-11. - С.113-123.

14.Крутиков, В.Ф. ЭПР примесных центров Pb3+, Cd+ и Zn+ в кристаллах гомологического ряда флюорита [Текст] / В.Ф.Крутиков, Н. И. Силкин, В. Г. Степанов // Сб. Парамагнитный резонанс, изд-во КГУ, Казань. - 1978.- № 13. - С.79-101.

2+

15.Ефимов, В.Н. ЭПР ионов Tl в кристаллах KH2PO4 и KD2PO4 в пара и сегнетоэлектрической фазах [Текст] / В.Н.Ефимов, Н.И.Силкин, В.Г.Степанов, Л.А.Трофанчук // ФТТ. - 1979. - Т.21, № 8.- С.2533- 2536.

16.Silkin, N.I. Spontaneous symmetry breaking and local freeze-out in Tl doped KH2AsO4 [Текст]/ N.I.Silkin, G.M. Ribeiro, L.V. Gonzaga, A.S.Chaves, B.Blinc, P.Cevc, P.Prelovsek // Phys.Rev.B. - 1982. - V. 25, N 1. - P.311-318.

17.Silkin, N.I. EPR Study of Eu2+ in PbF2 Single Crystals [Текст] / N.I.Silkin, N.Guskos, J.Kuriata, I.H. Salikhov, Sh.I. Yagudin // Phys.Stat.sol(b). -1983.-V.115.- P.K133.

18.Жданов, Р.Ш. Магнитные, упругие и тепловые свойства Rb2NaYF6 [Текст] / Р.Ш.Жданов, Ф.Л.Аухадеев, А.Б.Либерман, Н.И.Силкин, М.А.Теплов, М.Ш.Ягофаров, Ш.И.Ягудин// ФТТ.- 1983.- Т.25,№ 3.-С.929-931.

19.Гринберг, Е.С. Магнитный резонанс в кристаллах со структурными фазовыми переходами, идущими через несоизмеримую фазу ЭПР ионов Tl в K2SeO4 [Текст] / Е.С.Гринберг, В.Н.Ефимов, Н.И.Силкин // Сб. Парамагнитный резонанс. - Казань, 1984. - № 20. - С.146-164.

20.Silkin, N.I. EPR of Tl2+ Doped Incommensurate K2SeO4 [Текст] / N.I. Silkin, R.Blinc, P.Cevc, J.Seliger, M.Koren // Phys.Stat.sol(b). - 1985. -V.131. - P.K167-K172.

21.Silkin, N.I. EPR Study of the Pseudo-One-Dimensional Ferroelectric Phase Transition on Tl2+ doped CsH2PO4 [Текст] / N.I. Silkin, R.Blinc, P.Cevc // Phys.Stat.sol(b). - 1985. -V.127. - P.K147-K149.

22.Shkadarevich, A.P. Tunable room temperature laser on color center in KMgF3 [Текст] / A.P.Shkadarevich, M.A. Dubinski, M.V.Nikanovich, N.I.Silkin, D.S.Umreiko, Sh.I. Yagudin, A.P. Yarmolkevich // Optics Communications. -1986. -V.57, N6. -P. 400-402. Абдулсабиров, Р.Ю. Перестраиваемый лазер на кристалле KZnF3:Cr3+ с неселективной накачкой [Текст] / Р.Ю.Абдулсабиров, М.А.Дубинский, С.Л.Кораблева, М.В.Митягин, Н.И.Силкин, Г.А.Скрипко, А.П.Шкадаревич, Ш.И.Ягудин // Кристаллография. -1986. - Т.31, вып.3. - С.600-601.

23.Дубинский, М.А. Получение квазинепрерывной генерации в лазере на KZnF3[Текст] / М.А.Дубинский, А.Н.Колеров, М.В.Митягин, Н.И.Силкин, А.П.Шкадаревич // Квантовая электроника. - 1986. -Т.13, вып.12. -С. 2543-2544.

24.Абдулсабиров, Р.Ю. Новая фторидная лазерная матрица KY3F10[Текст]/ Р.Ю.Абдулсабиров, М.А.Дубинский, Б.Н.Казаков, Н.И.Силкин, Ш.И.Ягудин // Кристаллография. - 1987.- Т.32, № 4. - С.951-956.

26.Никанович, М.В. Радиационные центры окраски в кристалле LiLuF4 [Текст]/ М.В.Никанович, С.И.Никитин, Н.И.Силкин, А.П.Шкадаревич, Ю.С.Типенко // ФТТ. - 1988. - Т.30, №6. - С.1861-1863.

27.Ефимов, В.Н. Радиоспектроскопия центров с неспаренным ns-электроном в ионных кристаллах [Текст]/ В.Н.Ефимов, Л.А.Трофанчук, Н.И.Силкин, Е.С.Гринберг, В.Г.Степанов// Сб. Парамагнитный резонанс. - Казань, 1988. - №22. - С.59-130.

28.Митягин, М.В. Активные среды для перестраиваемых лазеров на основе хромсодержащих фторидов [Текст]/ М.В.Митягин, С.И.Никитин, Н.И.Силкин, А.П.Шкадаревич, Ш.И.Ягудин // Изв.АН СССР. Серия физическая. - 1990. - Т.54, №8. - С.1512-1519.

29.Shkadarevich, A.P. Optimization of Tunable Lamp-Pumped KZnF3:Cr Laser [Текст]/ A.P.Shkadarevich, B.I.Stepanov, M.V.Mityagin, S.I.Nikitin, N.I.Silkin, Sh.I.Yagudin// OSA Proceedings on Advanced Solid-State Lasers, eds by H.P.Jenssen and G.Dube. - Salt Lake City, 1990. - V.6. -P.69-72.

30.Anisimov A.V.. Water-ion transmembrane transfer under the effect of low-intensity laser radiation [Текст]/ A.V.Anisimov, B.N.Vorob´ev, N.I. Silkin.// SPIE Proceedings. - 1997. - V.3239. P. 126-132.

31.Aminov, L.K. Optical absorption of KZnF3:Tl+ and KMgF3:Tl+ crystals [Text]/ L.K. Aminov, A.V.Kosach, S.I.Nikitin, N.I.Silkin, R.V.Yusupov //J.Phys.: Condens. Matter- 2001.- V.13. - P.6247-6258.

32.Aminov, L.K. Photoluminescence of KZnF3:Tl+ and KMgF3:Tl+crystals [Text]/ L.K. Aminov, S.I. Nikitin, N.I.Silkin, A.A. Shakhov, R.V. Yusupov //J.Phys.:Condens.Matter - 2002. - V.14. -P.13835-138546.

33.Аминов, Л.К. Люминесценция ионов Tl+ в кристалле KZnF3 [Текст] / Л.К.Аминов, С.И. Никитин, Н.И.Силкин, Р.В. Юсупов//ФТТ. - 2002. - Т.44, №8. -С.1558-1563.

34.Aminov, L.K. EPR of Pb3+ ion in LiBaF3 crystals [Текст] / L.K.Aminov, D.G.Zverev, G.V.Mamin, S.I.Nikitin, N.I.Silkin, R.V.Yusupov, A.A.Shakhov // Appl.Magn.Res. - 2006. -V.30. - P. 175-184.

2+

35.Aminov L.K. Optical studies of Pb ions in a LiBaF3 crystals [Текст] / L.K.Aminov, S.I.Nikitin, N.I.Silkin, A.A.Shakhov, R.V.Yusupov, R.Yu.Abdulsabirov, S.L.Korableva // J.Phys.: Condens.Matter. -2006. -V.18. - P.4985-4993.

36.Муравьев, В.И. Ковалентная связь и сверхтонкие взаимодействия в комплексах ионов с конфигурацией nsl по данным ЭПР [Текст] / В.И.Муравьев, Н.И.Силкин // Координационная химия. - 2008. - Т. 10. С. 726-732.

37.Силкин Н.И., Богатова Т.Б., Кораблева С.Л., Ливанова Л.Д., Ягудин Ш..И. Устройство для получения монокристаллов. Авторское свидетельство № 1120038, заявка № 3567077 от 22.06.1984.

38.Никонович М.В., Умрейко Д.С., Силкин Н.И., Митягин М.В. Активная среда твердотельного перестраиваемого лазера. Авторское свидетельство № 1313291 1987 год.

Цитируемая литература

1.Zavoiskii E.K. The paramagnetic absorption of a solution in parallel fields / E.K. Zavoiskii // J. Phys., USSR. - 1944. - V.8. - P.377-380.

2.Seitz, F. Interpretation of the properties of alkali halide-thallium phosphors / F.Seitz// J.Chem.Phys. - 1938. - V.6. - P.150-162.

3.Ranfagni, A. The optical properties of thallium-like impurities / A.Ranfagni, P.Mugnai, M.Bacci, G.Viliani // Adv.Phys. - 1983. - V.32.- P.523-905.

4.Jacobs, P.W.M. Alkali halide crystals containing impurity ions with the «s-ground-state electronic configuration /P.W.M. Jacobs// J.Phys.Chem.Solids - 1991. - V.52. - P.35-67.

5.Лущик Ч.Б. Ртутеподобные центры люминесценции в ионных кристаллах / Ч.Б. Лущик, Н.Е. Лущик, С.Г. Зазубович // Под ред. К.К. Шварца, Рига: Латвийский Университет. -1962: - С. 102-115.

6.Baranov, P.G. Paramagnetic Resonance of Silver Atoms Stabilized in Alkali Halide Crystals / P.G.Baranov, R.A.Zhitnikov, N.I.Melnikov // Phys. Stat. Sol..- 1968. - V.30. - P.851-858.

7.Данилов В.П. Образование дефектов при интенсивном оптическом возбуждении в щелочно-галлоидных кристаллах с ртутеподобными ионами / В.П. Данилов // Труды института общей физики АН СССР. -1986.: -Т. 4. -С. 60-98.

8.Kahr B. Dyeing Crystals / B. Kahr, R. W. Gurney // Chem. Rev. - 2001. -V.101. - P.893-951.

9.Гринберг, Е.С. Локальная перестройка структуры вблизи парамагнитного центра Tl в кристаллах дигидрофосфата калия и рубидия/ Гринберг Е.С., Степанов В.Г., Трофанчук Л.А.// Физика твердого тела. - 1986. - Т.28, вып.4. - С.1161-1166.

10.Ефимов, В.Н. Температурная зависимость спектров ЭПР ионов Tl в KLiSOzi/Ефимов В.Н.// Известия АН СССР, сер. Физическая. -1986. - Т.50, №2. - С.365-369. 11.Grinberg, E.S. EPR with electric field application study of ferro- and antiferroelectrics parts of mixed Rb1-x(NH4)xH2PO4 - system phase diagram / E.S.Grinberg, V.V.Izotov, V.N.Efimov// Ferroelectrics Letters. - 1993. - V.15, N 3/. - P.61-68.

2+

12.Mamin, G.V. The lifetime distribution of Tl2+ defect configurations in K2SO4 crystals / G.V.Mamin, V.N.Efimov// Modern Physics Letters B. -1998. - V.12. - N 22. - P.929-932.

13.Dalal, N.S. EPR and ENDOR studies of slow dynamical and the central peak phenomenon near phase transition / N.S.Dalal // Adv.Magn.Reson.-1982. - V.10. -P.119-215.

14.Muller, K.A. Electron spin and paramagnetic resonance in KH2PO4 and its isomorfs / K.A. Muller // Ferroelectrics. - 1987. - V.72, N 1 /4. - P.273-304.

15.Александров, К.С. Структурные фазовые переходы в кристаллах (семейство сульфата калия) / К.С.Александров, Б.В.Безносиков // Новосибирск «Наука» -1993. - 287 с.

16.Adrian, F.J. Matrix effects on the electron spin resonance spectra of trapped hydrogen atoms / F.J. Adrian // J.Chem.Phys. - 1960. - V.32. - P.972-981.

17.Блинц, Р. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики. Динамика решетки./ Р. Блинц, Б. Жекш // М.: Мир. - 1975. - 398 с.

18. Blinc,R. Magnetic resonance and relaxation in structurally incommensurate systems / R. Blinc // Phys.Rep. - 1981. - V.79, N 5. -P.331-398.

19.Toyozawa, Y. Dynamical Jahn-Teller Effect in Alkali Halide Phosphors Containing Heavy Metal Ions / Y. Toyozawa, M. Inoue // J.Phys.Soc.Japan. - 1966. - V.21. - P.1663-1679.

20.Еремин, М.В. Двойной обмен между ионами хрома в кристалле KZnF3:Cr3+,Cr2+ [Текст]/М.В.Еремин, С.И.Никитин, Н.И.Силкин, А.И.Цветков, Р.В.Юсупов // Письма в ЖЭТФ. - 1995. - Т.61, вып.7.- С.599-602.