ROLE OF NEPHELAUXETIC EFFECT FOR Fe2+ ION IN ZINC SELENIDE АND CADMIUM TELLURIDE MATRICES

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

For the electronic subsystem of transition metal ions embedded in a crystal lattice or formed a complex with ligands, an effective decrease in interelectron repulsion is observed compared to free ions, which in modern literature is referred to as the nephelauxetic effect. In this work, we study the role of the nephelauxetic effect in the Fe2+ ions electronic spectrum formation in CdTe and ZnSe matrices. Experimental assessment of the corresponding corrections was carried out based on the analysis of two transitions – the well-known 5T2(5D) → 5E(5D), enabling  us  to  record  the  magnitude  of  the  crystal  field,  and  the  less  studied 3T1(3H) → 5E(5D). The discovery of the zero-phonon line of this transition in CdTe:Fe enabled us to compare the two luminescent systems properties and demonstrate that for the Fe2+ ion in CdTe the nephelauxetic effect role increases noticeably. Based on the experimental data obtained in combination with calculations within crystal field theory, we have refined the values of the Racah parameters for Fe2+ ions in CdTe and ZnSe matrices. The role of the nephelauxetic effect for Fe2+ ions in two matrices similar in structure is important both for practical problems related to IR laser systems improvement, and for resolving some fundamental questions of quantum chemistry.

About the authors

V. S. Krivobok

Lebedev Physical Institute of Russian Academy of Sciences; National Research University MPTI

Email: kolob7040@gmail.com
Russian Federation, 119991, Moscow; 141701, Dolgoprudny, Moscow region

D. F. Aminev

Lebedev Physical Institute of Russian Academy of Sciences

Email: larionov.nickolay@gmail.com
Russian Federation, 119991, Moscow

D. A. Zazymkina

Lebedev Physical Institute of Russian Academy of Sciences

Email: larionov.nickolay@gmail.com
Russian Federation, 119991, Moscow

V. V. Ushakov

Lebedev Physical Institute of Russian Academy of Sciences

Email: larionov.nickolay@gmail.com
Russian Federation, 119991, Moscow

A. A. Narits

Lebedev Physical Institute of Russian Academy of Sciences

Email: larionov.nickolay@gmail.com
Russian Federation, 119991, Moscow

V. I. Kozlovskiy

Lebedev Physical Institute of Russian Academy of Sciences

Email: larionov.nickolay@gmail.com
Russian Federation, 119991, Moscow

Yu. V. Korostelin

Lebedev Physical Institute of Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: larionov.nickolay@gmail.com
Russian Federation, 119991, Moscow

References

  1. A. E. Dormidonov, K. N. Firsov, E. M. Gavrishchuk et al., Appl. Phys. B 122, 211 (2016).
  2. Y. Wang, T. T. Fernandez, N. Coluccelli et al., Opt. Express, 25, 25193 (2017).
  3. S. Mirov, V. Fedorov, I. Moskalev et al., J. Luminescence, 133, 268 (2013).
  4. J. Cook, M. Chazot, A. Kostogiannes et al., Opt. Mater. Express 12, 1555 (2022).
  5. Y. Luo, M. Yin, L. Chen et al., Opt. Mater. Express 11, 2744 (2021).
  6. А. И. Белогорохов, М. И. Кулаков, В. А. Кремерман и др., ЖЭТФ 94, 174 (1988) [A. I. Belogorokhov, M. I. Kulakov, V. A. Kremerman et al., Sov. Phys. JETP 67, 1184 (1988)].
  7. М. Н. Сарычев, И. В. Жевстовских, Ю. В. Коростелин, и др., ЖЭТФ 163, 96 (2023).
  8. А. М. Воротынов, А. И. Панкрац, М. И. Колков, ЖЭТФ 160, 670 (2021).
  9. S. B. Mirov, I. S. Moskalev, S. Vasilyev et al., IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 24, 1 (2018).
  10. J. Shee, M. Loipersberger, D. Hait et al., J. Chem. Phys. 154, 194109 (2021).
  11. K. Li, H. Lian, R. Van Deun et al., Dyes and Pigments 162, 214 (2019).
  12. Chr. K. Jurgensen, Progress in Inorganic Chemistry 4, 73 (1962).
  13. Molecular Electronic Structures of Transition Metal Complexes II. Structure and Bonding, ed. by D. Mingos, P. Day and J. Dahl, Springer, Berlin (2011).
  14. B. N. Figgis and M. A. Hitchman, Ligand field theory and its applications, Wiley–VCH, New York (2000).
  15. L. Lang, M. Atanasov and F. Neese, J. Phys. Chem. A 124, 1025 (2020).
  16. E.-L. Andreici Etimie, N. M. Avram, and M. G. Brik, Opt. Mater. X 16, 100188 (2022).
  17. A. Suchocki, S. W. Biernacki, A. Kaminska et al., J. Lumin. 102-103, 571(2003).
  18. K. P. O’Donnell, K. M. Lee, and G. D. Watkins, J.Phys.C: Solid State Phys. 16, 723 (1983).
  19. J. W. Evans, T. R. Harris, B. R. Reddy et al., J. Lumin. 188, 541 (2017).
  20. G. Roussos, H.-J. Schulz, M. Thiede, and J. Lumin. 31-32, 409 (1984).
  21. V. V. Fedorov, S. B. Mirov, A. Gallian et al., IEEE J. Quant. Electr. 42, 907 (2006).
  22. A. Salem, E. Saion, N. Al-Hada et al., Appl. Sci. 6, 278 (2016).
  23. E. E. Vogel, O. Mualin, M. A. de Orue et al., Physical Review B 50, 5231 (1994).
  24. S. B. Mirov, V. V. Fedorov, D. Martyshkin et al., IEEE J. Selected Topics in Quan. Electron. 21, 1601719 (2015).
  25. R. I. Avetisov, S. S. Balabanov, K. N. Firsov et al., J. Crystal Growth 491, 36 (2018).
  26. A. Gladilin, S. Chentsov, O. Uvarov et al., J. Appl. Phys. 126, 015702 (2019).
  27. M. P. Frolov, Yu. V. Korostelin, V. I. Kozlovsky, and Ya.K. Skasyrsky, Opt. Lett. 44, 5453 (2019).
  28. V. S. Krivobok, D. F. Aminev, E. E. Onishchenko et al., JETP Lett. 117, 344 (2023).
  29. J. Peppers, V. V. Fedorov, and S.B. Mirov, Opt. Express 23, 4406 (2015).
  30. R. Kernocker, K. Lischka, L. Palmetshofer et al., J. Crystal Growth 86, 625 (1988).
  31. D. F. Aminev, A. A. Pruchkina, V. S. Krivobok et al., Opt. Mat. Express 11, 210 (2021).
  32. В. С. Багаев, В. С. Кривобок, Е. Е. Онищенко и др., ЖЭТФ 140, 929 (2011).
  33. S. Sugano, Y. Tanabe, and H. Kamimura, Multiplets of Transition-Metal Ions in Crystals, Academic Press, New York (1970).
  34. Y. Tanabe and S. Sugano, J. Phys. Soc. Jpn. 9, 753 (1954).
  35. C. E. Housecroft, A. G. Sharpe, Inorganic Chemistry (4th ed.), Prentice Hall, Hoboken (2012).
  36. A. L. Tchougreff and R. Dronskowski, International Journal of Quantum Chemistry 109, 2606 (2009).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».