3d过渡金属离子光和磁学性质研究的理论基础和现状 ——Cu~(2+)（3d~9）离子在共价晶体中的EPR g因子

论文摘要

3d过渡金属离子研究较多的是V2+、Cr2+、Cr3+、Mn2+、Mn3+、Fe2+、Fe3+、Co2+、Ni2+和Cu2+,它们是一类活跃的金属离子,包含这些离子的晶体的光学和磁学性质大多决定于这些离子,这些离子掺杂在其它晶体中常会很大地改变原晶体的物理和化学性质,因而一直是实验和理论研究的热点。介绍了3d过渡金属离子在晶体中的光学和磁学性质研究的理论基础;分析了晶体场理论在研究共价晶体特别是半导体中遇到的困难;评论了建立在配位场理论基础上的双旋轨耦合模型和分子轨道模型;讨论了近年来关于3d过渡金属离子在晶体中的光吸收谱、电子顺磁共振谱、塞曼谱、磁化强度、磁化率、磁比热等等光学和磁学性质理论研究中取得的成果和遇到的困难。还对一些3d过渡金属离子在晶体中的某些光学和磁学性质的进一步的理论研究做了展望。采用双旋轨耦合模型,利用Macfarlance微扰方法建立了四角压缩晶场中3d1/3d9离子的g因子微扰公式,其中同时包含金属离子和配体的旋-轨耦合参量,并应用于Cu2+离子在NH 4 X （ X = Cl , Br , I）中的EPR实验结果,理论计算与实验符合得好,可以看出随着配体旋轨耦合的增大,配体对系统的贡献在增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 本研究的价值和意义
• 1.2 3d 过渡金属离子光磁学性质研究的现状
• 1.3 本文的研究方法和内容
• 第二章 基本理论
• 2.1 晶体场理论
• 2.1.1 晶体场近似
• 2.1.2 晶场耦合图像
• 2.1.3 晶体场势
• 2.1.4 晶体场理论的应用
• 2.2 分子轨道理论
• 2.2.1 分子轨道近似
• 2.2.2 分子轨道理论的应用
• 2.2.3 其它一些研究的内容和困难
• 2.3 电子顺磁共振理论
• 2.3.1 电子自旋共振理论简介
• 2.3.2 电子自旋共振理论
• 2.3.3 g 因子
• 2.3.4 零场分裂和精细结构
• 2.3.5 电子顺磁共振的自旋哈密顿理论
• 第三章 基本公式和哈密顿
• 9离子的能级分裂'>3.1 四角压缩晶场中 3d⁹离子的能级分裂
• 4 h 晶场位能'>3.1.1 D_{4 h}晶场位能
• 3.1.2 晶场能级表达式
• 9离子自旋哈密顿参量'>3.2 四角晶场中3d⁹离子自旋哈密顿参量
• 第四章 应用与结果分析
• 2+在NH₄ X （ X= Cl , Br , I ） 中EPR g 因子的计算'>4.1 Cu²⁺在NH₄ X （ X= Cl , Br , I ） 中EPR g 因子的计算
• 4.2 讨论
• 第五章 主要结论
• 参考文献
• 致谢