EPR observation ofZ-type centres in alkali halide crystals doped with Mn⁺⁺

Summary

We have studied X-irradiated NaCl(Mn⁺⁺) and KCl(Mn⁺⁺) single crystals which have undergone the treatment giving rise toZ-bands in the same crystals when doped with alkaline-earth ions. Illuminating at room temperature withF-light NaCl(Mn⁺⁺) a new six-line EPR spectrum, (a), has been found, which has central symmetry. By heating at 100°C crystals showing the (a) spectrum, a second 90-line axial-symmetry new EPR spectrum, (b), is obtained; this can be converted into a third six-line spectrum, (c), by U.V. illumination. The constants of the spectra are for (a)g=2.0018 ± 0.001, |A|=(12.0 ± 0.5) · 10⁻⁴ cm⁻¹; for (b)g=2.0020 ± 0.001, |A|=(12.3 ± 0.5) · 10⁻⁴ cm⁻¹, |D|=(359 ± 5) · · 10⁻⁴ cm⁻¹; for (c)g=2.0006 ± 0.001, |A|=(19.8 ± 0.5) · 10⁻⁴ cm⁻¹. The following models are proposed: (a) Mn⁺⁺ + e⁻ in substitutional position; (b) Mn⁺⁺ + 2e⁻ + anionic vacancy; (c) Mn atom in substitutional position. In KCl(Mn⁺⁺) which has undergone the same treatment the (b) and (c) spectra have been observed, whereas (a) does not appear.

Riassunto

Abbiamo studiato mediante tecniche EPR il comportamento di monocristalli di NaCl(Mn⁺⁺) e KCl(Mn⁺⁺) irraggiati con raggi X e quindi sottoposti ai trattamenti che danno origine alle bandeZ negli stessi cristalli, quando questi sono drogati con ioni alcalino-terrosi. È stato trovato che illuminando con luceF a temperatura ambiente cristalli di NaCl(Mn⁺⁺) appare un nuovo spettro EPR (a) di sei righe a simmetria centrale. Scaldando a 100 °C monocristalli nei quali è presente (a), compare un secondo nuovo spettro, (b), che ha simmetria assiale e consiste di 90 righe; questo si converte illuminando con luce U.V. in un terzo spettro, (c), di sei righe EPR. Le costanti dei vari spettri sono per (a)g=2.0018 ± 0.001, |A|=(12.0 ± 0.5) · 10⁻⁴ cm⁻¹; per (b)g=2.0020 ± 0.001, |A|=(12.3 ± 0.5) · 10⁻⁴ cm⁻¹, |D|=(395 ± 5) · 10⁻⁴ cm⁻¹; per (c)g=2.0006 ± 0.001, |A|=(19.9 ± 0.5) · 10⁻⁴ cm⁻¹. I modelli che proponiamo sono i seguenti: (a Mn⁺⁺ + e⁻ in posizione sostituzionale; (b) Mn⁺⁺ + 2e⁻ + vacanza anionica; (c) atomo di Mn in posizione sostituzionale. Gli spettri (b) e (c) sono stati osservati anche in monocristalli di KCl(Mn⁺⁺) sottoposti agli stessi trattamenti mentre (a) non compare.

Реэюме

Мы исследуем монокристаллы NaCl(Mn⁺⁺) и КС1(Мп++), облученные рентгеновскими лучами, причем, кристаллы претерпевают обработку, проводяшую к обраэованиюZ полос в тех же кристаллах, когда делается присадка щелочно-эемельных ионов. Освещая при комнатной температуреF светом NaCl(Mn⁺⁺) был найден новый EPR спектр с щестью линиями, который имеет центральную симметрию. При нагревании до 100°С кристаллов, имеюших (я) спектр, получается второй новый аксиально-симме тричный ЕРR спектр (b) с 90 линиями; причем зтот спектр может быть преврашен в третий спектр (с) с щестью линиями, посредством UV иэлучения. Постоянные спектров следуюшие: для (а)g=2.0018±0.001, |A|=(12.0±0.5)·10⁻⁴, для(b)g=2.0020±0.001, |A=(12.3±0.5)·10⁻⁴, |D|=(359±5)·10⁻⁴, для (с)g=2.0006±0.001, |A|=(19.8±0.5)·10⁻⁴. Предлагаются следуюшие модели: (a) Mn⁺⁺+ e⁻ в эамещенном положении; (b)Mn⁺⁺+2e⁻+анионная вакансия; (с) атом Мn в эамещенном положении. B KCl(Mn⁺⁺), который подвергался такой же обработке, наблюдались (b) и (c) спектры, тогда как спектр (a) не наблюдается.