Abstract
The ESR spectra of two deep centers found in irradiated BeO crystals and powders, respectively, are reported and analyzed. They are due to electrons trapped at substitutional boron (B+++) and fluorine (F−) ions as concluded from the hf interaction of the unpaired electron with the respective nuclei. The boron center revealed a static, the fluorine center a dynamic Jahn-Teller effect between 77°K and 300°K. In both cases, the unpaired electron was found to be localized in nonaxial orbitals, which is shown to be consistent with the direction of the polar field of the crystal structure. The strong localisation of the electron is contrasted to the behavior of donor electrons in other II–VI compounds, which are highly delocalized.
Résumé
Les spectres de résonance électronique de deux centres profonds produits par irradiation de cristaux et de poudres de BeO, ont été étudiés et analysés. Les centres sont dus à des electrons captés par des ions de substitution B+++ et F−, comme le montre l’interaction hyperfine entre l’electron non apparié et les noyeaux respectifs.
Le centre du au bore presente un effet Jahn-Teller statique, celui du à la fluorine un effet Jahn-Teller dynamique entre 77 et 300°K. Dans chaque cas on trouve que l’electron non apparié est localisé sur des orbitales non axiales, ce qui est compatible avec l’orientation du champ electrique polaire produit par la structure cristalline. La forte localisation des electrons est contrasté avec le comportement des electrons de donateurs presents dans les autres composés II–VI qui sont largement délocalisés.
Zusammenfassung
Es wird über die ESR von zwei tiefen Zentren in bestrahlten BeO Einkristallen und Pulverproben berichtet. Auf Grund ihrer Hyperfeinstruktur werden diese Zentren substitutionellen Bor (B+++) und Fluor (F−) Verunreinigungen zugeschrieben, welche ein ungepaartes Elektron eingefangen haben. Das Bor-Zentrum weist einen statischen, das Fluor-Zentrum —zwischen 77°K und 300°K — einen dynamischen Jahn-Teller-Effekt auf. In beiden Fällen zeigte sich, daß das ungepaarte Elektron in den nichtaxialen Bindungsrichtungen lokalisiert ist. Diese Orientierung der Zentren ist in Übereinstimmung mit der Richtung des polaren Feldes der Wurtzitstruktur. Die starke Lokalisierung des ungepaarten Elektrons wird dem Verhalten von Donatorelektronen in anderen II–VI Verbindungen gegenübergestellt, welche weitgehend delokalisiert sind.
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Schirmer, O.F., Müller, K.A. & Schneider, J. Electron spin resonance of donor centers in beryllium oxide. Phys kondens Materie 3, 323–334 (1965). https://doi.org/10.1007/BF02422777
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DOI: https://doi.org/10.1007/BF02422777