Journal of the Korean Magnetics Society (한국자기학회지)

The Korean Magnetics Society (한국자기학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Anisotropic Hyperfine Structures of Nd3+ and Er3+ in VTE-Treated Ferroelectric LiNbO3 Crystals

VTE 처리된 강유전 LiNbO3 단결정 내의 Nd3+와 Er3+ 초미세 구조의 비등방성

  • Park, I.W. (Seoul Center, Korea Basic Science Institute) ;
  • Choh, S.H. (Seoul Center, Korea Basic Science Institute) ;
  • Kim, Y.M. (Seoul Center, Korea Basic Science Institute) ;
  • Chon, U. (RIST) ;
  • Kim, S.S. (Department of Physics, Changwon National University) ;
  • Kim, W.J. (Department of Physics, Changwon National University) ;
  • Kim, B.G. (HANARO application center, KAERI) ;
  • Sohn, J.M. (HANARO application center, KAERI)
  • 박일우 (한국기초과학지원연구원 서울센터) ;
  • 조성호 (한국기초과학지원연구원 서울센터) ;
  • 김영미 (한국기초과학지원연구원 서울센터) ;
  • 전웅 (포항산업과학연구원 소재부품센터) ;
  • 김상수 (창원대학교 물리학과) ;
  • 김원정 (창원대학교 물리학과) ;
  • 김봉구 (한국원자력연구소 하나로이용연구단) ;
  • 손재민 (한국원자력연구소 하나로이용연구단)
  • Published : 2005.04.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

We have obtained sharp and clearly resolved ESR spectra of $Nd^{3+}$ and $Er^{3+}$ in vapor transport equilibrium (VTE) treated $LiNbO_3$ crystals, consequently have determined more accurate spin Hamiltonian parameters, than those in congruent samples. The anisotropic hyperfine structures of $^{143}Nd^{3+}$ and $^{145}Nd^{3+}$ in the VTE-treated crystals at liquid helium temperature have been analyzed. It is proposed that both rare earth ions favor the lithium site in $LiNbO_3$ from the consideration of the determined anisotropic g-values.

용융상태의 조성비와 동일하게 성장된 $LiNbO_3$(CLN) 단결정은 많은 내부결함으로 인하여 예리한 전자스핀 공명신호를 관측하기가 어려운데, VTE(Vapor Transport Equilibrium) 처리로 내부결함의 농도를 감소시켜주면 공명신호가 좀 더 날카롭게 관측되어 더 정밀한 스핀 하밀톤 함수의 매개상수를 결정할 수 있다. 본 연구에서는 성장된 CLN에서 알아보기 힘들었던 $Nd^{3+}$와 $Er^{3+}$의 초미세 구조를 VTE 방법으로 처리한 시료로 액체헬륨 온도에서 관측하고, 실험적으로 얻은 스펙트럼의 비등방성에서 자성이온 주위의 국소구조에 대하여 논의하였다. 분석 결과로부터 $Nd^{3+}$와 $Er^{3+}$ 희토류 이온은 $LiNbO_3$결정 내에서 Li 자리를 선호한다는 것을 제안한다.

Keywords

References

  1. O. F. Shirmer, O. Thiemann, and M. Wohlecke, J. Phys. Chem. Solids, 52, 185(1991) https://doi.org/10.1016/0022-3697(91)90027-W
  2. H. J. Donnerberg, S. M. Tomlinson, and C. R. A. Catlow, J. Phys. Chem. Solids, 52, 201(1991) https://doi.org/10.1016/0022-3697(91)90027-W
  3. S. H. Choh, I.-W. Park, and S. S. Kim, in: Modern Applications of EPR/ESR from Biophysics to Materials Science (Rudowicz C. Z., Yu K. N., Hiraoka H., eds.), pp. 335-345, 1st Asia Pacific EPR Symposium, Hong-Kong, 1997. Singapore: Springer (1998)
  4. Y. N. Choi, S. H. Choh, I.-W. Park, E. K. Koh, and S. S. Kim, J. Korean Phys. Soc. 32, S643 (1998)
  5. Y. N. Choi, I.-W. Park, S. S. Kim, S. S. Park, and S. H. Choh, J. Phys.: Condens. Matter, 11, 4723(1999) https://doi.org/10.1088/0953-8984/11/24/313
  6. N. F. Evlanova, L. S. Kornienko, L. N. Rashkovich, and A. O. Rybaltovsk, Soviet Phys. JETP, 26, 1090(1968)
  7. G. Burns, D. F. O'Kane, and R. S. Title, Phys. Rev., 167, 314(1968) https://doi.org/10.1103/PhysRev.167.314
  8. D. M. B. P. Milori, I. J. Moraes, A. C. Harnandes, R. R. De Souza, M. S. Li, M. C. Terrile, and G. E. Bareris, Phys. Rev., B 51, 3206(1995) https://doi.org/10.1103/PhysRevB.51.3206
  9. I.-W. Park, S. H. Choh, S. S. Kim, K. Kang, and D. Choi, in: EPR in the 21th century: Basics and Applications to Material, Life and Earth Sciences (A. Kawamory, J. Yamauchi, H. Ohta eds.), pp. 288-292, 3rd Asia Pacific EPR/ESR Symposium, Kobe, Japan 2001
  10. S. H. Choh, J. H. Kim, I.-W. Park, H. J. Kim, D. Choi, and S. S. Kim, Appl. Magn. Reson, 24, 313(2003) https://doi.org/10.1007/BF03166932
  11. I.-W. Park, Y. N. Choi, S. H. Choh, and S. S. Kim, J. Korean Phys. Soc. 32, S693 (1998)
  12. D. Kollewe, A. Kling, B. C. Grabmaier, T. Bremer, W. Heiland, and W. Zimmermann, Phys. Lett., A169, 177(1992)
  13. B. Hauer, R. Vianden, M. F. da Silva, L. Rebouta, J. C. Soares, E. Dieguez, and F. A. Agullo-Lopez, J. Phys.: Condens. Matter, 6, 267(1994) https://doi.org/10.1088/0953-8984/6/1/026
  14. W. Keune, S. K. Date, I. Dezsi, and U. Gonser, J. Appl. Phys., 46, 3914(1975) https://doi.org/10.1063/1.322139
  15. C. Prieto, and C. Zaldo, Solid State Comm., 76, 299(1990) https://doi.org/10.1016/0038-1098(90)90841-X
  16. O. Thieman, G. Corradi, and H.-J. Reyher, Ferroelectrics, 125, 283(1992) https://doi.org/10.1080/00150199208017081
  17. G. Corradi, H. Sothe, J.-M. Spaeth, and K. Polgar, J. Phys.: Condens. Matter, 2, 6603(1990) https://doi.org/10.1088/0953-8984/2/31/013
  18. G. Corradi, H. Sothe, J.-M. Spaeth, and K. Polgar, Ferroelectrics, 125, 295(1992) https://doi.org/10.1080/00150199208017083
  19. S. C. Abraham, J. M. Reddy, and J. L. Bernstein, J. Phys. Chem. Solids, 27, 997(1966) https://doi.org/10.1016/0022-3697(66)90072-2
  20. S. C. Abraham, W. C. Hamilton, and J. M. Reddy, J. Phys. Chem. Solids, 27, 1013(1966) https://doi.org/10.1016/0022-3697(66)90073-4
  21. 조성호, 고체자기공명-이론과 실험(고려대학교 출판부, 서울, 2004). 제 3장
  22. C. A. J. Ammerlaan, and I. De Maat-Gerdorf, Appl. Magn. Reson., 21, 13(2001) https://doi.org/10.1007/BF03162436