钨酸钆镉单晶的结构和磁性研究

钨酸钆镉单晶的结构和磁性研究

论文摘要

本文介绍CdGd2(WO4)4-δ单晶的生长,以及对该晶体的结构和磁性的研究。晶体生长采用提拉法生长工艺,生长条件为:生长速度为0.84mm/h;旋转速度为40rpm;温度梯度为46.0~47.00C/cm;降温速度为320C/h。XRD 分析得出晶体属于四方晶系,体心四方格子,晶格常数为a = b = 0.5203nm, c = 1.1359nm。通过排水法测定所生长晶体的密度为ρ= 7.668 g /cm3。由紫外-可见光区的透射谱分析得出,晶体是间接带隙宽禁带半导体,与直接跃迁相对应的能带隙为3.78ev,与间接跃迁相对应的能带隙为3.63ev,参与间接跃迁的声子能量为0.095ev。对晶体的Raman 谱进行了分析,原子基团WO4的振动为:925,818,777cm-1处为伸缩振动;404 cm-1处为非对称弯曲振动;328cm-1处为对称弯曲振动。205 和152cm-1 处的振动为阳离子的转动模式。晶体的直流磁性实验测量(σ-T 和σ-H)和电子自旋共振(ESR)实验显示出晶体具有朗之万顺磁性,但又具有磁各向异性。晶体的磁各向异性体现了晶体的结构特征。室温下,平行c 轴和垂直c 轴的直流磁化率分别为: χ= 3.5018 ×10?3, χ⊥= 3.4403 ×10?2 。分别用两种方法对电子顺磁共振实验进行了分析,一种是有效磁场描述,计算了各向异性场BK = 0.070(T);另一种是用朗德因子g 张量来描述,,分析得出体现各向异性特征的[g2]为: 由此得出了各不同角度时的g有效。各向异性场BK和g有效的实验分析结果和理论分析结果相符合。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 闪烁晶体的应用背景
  • 1.2.1 核医学诊断技术
  • 1.2.2 高能物理与核物理实验研究
  • 1.2.3 空间物理研究、工业及地质勘探
  • 1.2.4 其它方面的应用
  • 1.3 几种钨酸盐晶体的结构
  • 4)'>1.3.1 白钨矿(Scheelite,PbWO4
  • 4)'>1.3.2 黑钨矿(Wolframite,FeWO4
  • 1.4 几种钨酸盐晶体的研究进展
  • 4) 晶体'>1.4.1 钨酸铅(PbWO4) 晶体
  • 4) 晶体'>1.4.2 钨酸镉(CdWO4) 晶体
  • 2(WO43 )晶体'>1.4.3 钨酸钆(Gd2(WO43)晶体
  • 1.5 本课题研究的意义
  • 1.6 本文研究内容
  • 第2章 钨酸钆镉晶体的结构分析
  • 2(WO44-δ)晶体的生长'>2.1 钨酸钆镉(CdGd2(WO44-δ)晶体的生长
  • 2.1.1 晶体生长方法
  • 2.1.2 设备装置
  • 2.1.3 生长工艺
  • 2.1.4 晶体生长参数的选择
  • 2.2 密度测定
  • 2.3 能谱分析
  • 2.4 XRD 分析
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 光谱实验和能带结构分析
  • 3.1 能带理论中的基本概念
  • 3.2 透射光谱分析
  • 3.2.1 透射光谱实验
  • 3.2.2 直接带隙的计算及本征吸收边的起源
  • 3.2.3 能带结构分析
  • 3.3 Raman 谱实验及分析
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 磁性实验和分析
  • 4.1 相关的磁性理论
  • 4.1.1 稀土Gd 3+ 离子的磁性
  • 4.1.2 顺磁共振产生条件
  • 4.1.3 磁各向异性
  • 4.2 样品的直流磁性实验及分析
  • 4.2.1 直流磁性实验
  • 4.2.2 实验结果与分析
  • 4.3 顺磁共振实验及分析
  • 4.3.1 ESR 实验
  • 4.3.2 实验结果与分析
  • 4.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 附录1 间接能带间的跃迁
  • 致谢
  • 相关论文文献

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