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Physik der kondensierten Materie

, Volume 4, Issue 3, pp 196–206 | Cite as

Absorptionsspektrum des Ce3+-Ions und Kristallfeld im La(Ce)Cl

  • K. H. Hellwege
  • E. Orlich
  • G. Schaack
Article

Zusammenfassung

Das Ultrarot-Absorptionsspektrum von La(1−x)Ce x Cl3-Einkristallen (x=0,05 ... 0,005) wurde bei tiefen Temperaturen im Bereich der 4f-Übergänge untersucht. Werte für die Kristallfeldparameter V 2 0 , V 4 0 , V 6 0 , V 6 6 und für die Spin-Bahn-Kopplungskonstante des Ions wurden durch Anpassung an die beobachtete Aufspaltung der Multiplett-Komponenten\({}^2F_{\tfrac{5}{2}} \) und\({}^2F_{\tfrac{7}{2}} \) im Kristall berechnet. Die gefundenen Parameter haben die auf Grund einer Extrapolation von Werten anderer Ionen Seltener Erden mit benachbarter Ordnungszahl im gleichen Wirtsgitter erwartete Größe. Lediglich V 6 6 bildet eine Ausnahme. Man erhält für diesen Parameter einen kleineren Wert in La(Ce)Cl3 als in anderen wasserfreien Chloriden Seltener Erden (V 6 6 /V 6 0 =−6,23 in La(Ce)Cl3, V 6 6 /V 6 0 ≈−10 sonst.) Man erhält dagegen die Relation V 6 6 /V 6 0 in La(Ce)Cl3 in der erwarteten Größenordnung bei Anpassung der Parameter an die Kristallfeldaufspaltung der Komponente\({}^2F_{\tfrac{5}{2}} \) und an die Literaturwerte für die beobachteten Aufspaltungsfaktoren des Grundterms im Zeeman-Effekt. Diese Diskrepanz in der Bestimmung der Kristallfeldparameter wird auf einen Effekt nichtlinearer Abschirmung des Kristallfeldes zurückgeführt.

Résumé

Les spectres d'absorption infrarouge des cristaux de La(1−x)Ce x Cl3(x=0,05 ... 0,005) ont été mesurés à l'aide de lumière polarisée aux basses températures, dans la région des transitions 4f→4f. Les paramètres du champ cristallin V 2 0 , V 4 0 , V 6 0 , V 6 6 , et la constante de couplage spinorbite ont été calculés à l'aide des valeurs expérimentales des composantes du multiplet\({}^2F_{\tfrac{5}{2}} \) et\({}^2F_{\tfrac{7}{2}} \) séparé dans le champ cristallin. On obtient des paramètres semblables à ceux des ions des autres terres rares dans le même réseau. Seul le paramètre V 6 6 fait exception: il est plus petit dans La(Ce)Cl3 que dans les chlorides anhydres des autres terres rares. (V 6 6 /V 6 0 =−6,23 en La(Ce)Cl3, V 6 6 /V 6 0 =−10 dans les autres cas.) Par contre on obtient pour la relation V 6 6 /V 6 0 dans La(Ce)Cl3 l'ordre de grandeur attendu en ajustant les paramètres à la séparation dans le champ cristallin de la composante\({}^2F_{\tfrac{5}{2}} \), ainsi qu'à l'aide des valeurs données dans la littérature pour la séparation du terme fondamental dans l'effet Zeeman. Cette divergence dans la détermination des paramètres est interprétée comme un effet de blindage non linéaire du champ cristallin.

Abstract

The absorption spectrum of single crystals of La(1−x)Ce x Cl3(x=0,05 ... 0,005) has been observed at low temperatures in the region of the 4f→4f infrared transitions. Values for the crystal-field parameters V 2 0 , V 4 0 , V 6 0 , V 6 6 and for the spin-orbit coupling constant of the ion in the crystalline environment are determined by fitting the observed splittings of the multiplet-components\({}^2F_{\tfrac{5}{2}} \) and\({}^2F_{\tfrac{7}{2}} \) in the crystal-field. The parameters are found to be consistent with values extrapolated from rare earth-ions with neighbouring atomic numbers in the same host-lattice. The only exception is the parameter V 6 6 , which is found to be smaller in La(Ce)Cl3 than in other rare-earth-trichlorides (V 6 6 /V 6 0 =−6,23 in La(Ce)Cl3, V 6 6 /V 6 0 ≈−10 in other trichlorides). The correct relation V 6 6 /V 6 0 in La(Ce)Cl3 is obtained by fitting the parameters to the observed crystal-field-splitting of the\({}^2F_{\tfrac{5}{2}} \) — component and to the observed Zeeman-splitting-factors taken from the literature. The discrepancies between the two fitting procedures are explained by an effect of nonlinear shielding of the crystal-field.

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Copyright information

© Springer-Verlag 1965

Authors and Affiliations

  • K. H. Hellwege
    • 1
  • E. Orlich
    • 1
  • G. Schaack
    • 1
  1. 1.Institut für Technische PhysikTechnischen Hochschule DarmstadtDarmstadt

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