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钨酸钆镉单晶的结构和磁性研究

作　者: 孙桂芳
导　师: 侯碧辉
学　校: 北京工业大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: CdGd2（WO4）4-δ 晶体电子自旋共振朗之万顺磁性磁各向异性
分类号: O737
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-17
  1.1 引言  8
  1.2 闪烁晶体的应用背景  8-10
    1.2.1 核医学诊断技术  8-9
    1.2.2 高能物理与核物理实验研究  9
    1.2.3 空间物理研究、工业及地质勘探  9-10
    1.2.4 其它方面的应用  10
  1.3 几种钨酸盐晶体的结构  10-12
    1.3.1 白钨矿(Scheelite,PbWO_4)  10-11
    1.3.2 黑钨矿(Wolframite,FeWO_4)  11-12
  1.4 几种钨酸盐晶体的研究进展  12-15
    1.4.1 钨酸铅(PbWO_4) 晶体  12-14
    1.4.2 钨酸镉(CdWO_4) 晶体  14-15
    1.4.3 钨酸钆(Gd_2(WO_4)_3 )晶体  15
  1.5 本课题研究的意义  15-16
  1.6 本文研究内容  16-17
第2章钨酸钆镉晶体的结构分析  17-28
  2.1 钨酸钆镉(CdGd_2(WO_4)_4-δ)晶体的生长  17-23
    2.1.1 晶体生长方法  17-19
    2.1.2 设备装置  19
    2.1.3 生长工艺  19-21
    2.1.4 晶体生长参数的选择  21-23
  2.2 密度测定  23-24
  2.3 能谱分析  24-25
  2.4 XRD 分析  25-27
  2.5 本章小结  27-28
第3章光谱实验和能带结构分析  28-35
  3.1 能带理论中的基本概念  28-29
  3.2 透射光谱分析  29-33
    3.2.1 透射光谱实验  29-30
    3.2.2 直接带隙的计算及本征吸收边的起源  30-31
    3.2.3 能带结构分析  31-33
  3.3 Raman 谱实验及分析  33-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章磁性实验和分析  35-52
  4.1 相关的磁性理论  35-40
    4.1.1 稀土Gd 3+ 离子的磁性  35
    4.1.2 顺磁共振产生条件  35-36
    4.1.3 磁各向异性  36-40
  4.2 样品的直流磁性实验及分析  40-42
    4.2.1 直流磁性实验  40-41
    4.2.2 实验结果与分析  41-42
  4.3 顺磁共振实验及分析  42-50
    4.3.1 ESR 实验  42-43
    4.3.2 实验结果与分析  43-50
  4.4 本章小结  50-52
结论  52-53
参考文献  53-58
附录1 间接能带间的跃迁  58-61
致谢  61

钨酸钆镉单晶的结构和磁性研究

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