Cu++, Mn++ katkılı Na22n (SO4)2, 4H2O kristalinin bir ve iki dönülü açı ölçer kullanarak EPR yöntemiyle incelenmesi

Abstract

ÖZET Bu EPR çalışmasında Cu ve Mı katkılı sodyum çinko sülfat tetra hidrat (Na^nCSOj-^H-O) tele kristalleri bir ve iki dönülü açı ölçer kullanılarak incelendi. Bu amaçla oda ve sıvı azot sıcaklık aralığında çalışabilecek iki farklı `ik± dönülü açı ölçer` yapıldı. Bilgisayar destekli bu iki dönülü açı ölçerler kullanıla rak incelenen tek kristalin bazı kristallograf ik eksen ve düzlemleri başka yöntemlere gerek kalmaksızın belirlenebil- mektedir. ++ Cu katkılı tek kristallerle bir dönülü açıölçer kullanılarak ya pılan EPR deneylerinde, oda sıcaklığında iki, sıvı azot sı caklığında dört merkez gözlendi. Bu merkezlere ilişkin g2(Ö.) ve K2(9.) değerleri bulundu. Bu değerlerin bilgisa yar programlarında kullanılmasıyla her merkez için gz ve Â2 tensörleri, bunların özdeğerleri ve öz vektörleri elde edildi. Bunların XjY^Z` eksen sistemine göre uygulanan magnetik alana bağlılıkları incelendi. Aynı örnek iki dönülü açı ölçer kullanılarak.ön ce tek kristalin `b` ekseni ile `ac` düzlemi iki dönülü a- çı ölçer yardımıyla yönlendirildi ve daha sonra X' ve Y' `ac` düzleminde ve Y'//fc> olacak şekilde bir X'Y'Z1 koordinat sis temi seçildi. Bu koordinat sisteminde seçilen birbirine dik üç düzlemde EPR deneyleri gerçekleştirildi ve daha sonra bir dönülü açı ölçer kullanılarak elde edilen EPR parametreleri için yukarıda bahsedilen benzer hesaplamalar yapıldı. Bir dönülü açı ölçerdekilerle uyumlu sonuçlar elde edildi. Cu iyonlarının Örgü noktalarındaki konumları ve yük koru numu, öz vektörler arasındaki açılar, atomları birleştiren doğrultular arasındaki açılarla karşılaştırılarak, tartışıl dı.11 ++ îki dönülü açı ölçer, Mn katkılı SÇSTII tek kristalinin D-tensörünün öz eksen doğrultularının belirlenmesinde kul lanıldı. Bu özel doğrultulardaki EPR spektrumlarmdan el de edilen verileri değerlendirmek için, üçüncü mertebe per- türbasyon yöntemi ile HM (rezonans magnetik alan değerleri) için bir bağıntı türetildi. Bu bağıntı kullanılarak H//Z ' ve H//Y' yönelmelerindeki izinli EPR geçişlerini en iyi ve ren Hamiltoniyen parametreleri hesaplandı. îki paramagnetik merkezin bağıl yönelimlerini bulmak için öz vektörlerin o- luşturduğu üç düzlemde daha ayrıntılı incelemeler yapıldı.

Ill SUMMARY In this EPR study, Cu and Mi ions dopped in sodium zinc sulfate tetra hydrate (Na~Zn (SO J 2.4H20) single crystals were examined by using one-, and two-circle goniometers. For this purpose two different `two-circle goniometers` were made to work at room and liquid nitrogen temperature ranges. By using these computer assisted goniometers some of the crystallo- graphic axes and planes of the single crystals under inves tigation can be located withouth the aid of any other method. ++ In the EPR experiments of the Cu dopped single crystals (SZSTH:Cu ) performed with the `one-circle goniometer` we observed two paramagnetic centers at room temperature and four at liquid nitrogen temperature. Experimental values of g2(8.) and K2 (6. ) related to these centers were found. Making use of these values in computer programmes, ğ2 and A2-tensors, and their eigen values and eigen vectors were obtained for each center. Their dependence on the orienta tion of the applied magnetic field with respect to the X', Y',Z' axes system was examined. The same sample was investigated by using the two-circle goniometer at room temperature. First, `b` axis and `ac` plane of the single crystal was located with the aid of this two-circle goniometer, and then an X',Y',Z '-coordinate system was chosen such that X1 and Y' lie in the `ac` plane and Y'//b. EPR experiments were carried out in the three orthogonal planes chosen in this coordinate system, and then similar calculations were made for the EPR parameters obtained by using the one-circle goniometer mentioned above.IV Results were in agreement with those obtained by the one- ++ circle goniometer. Locations of the Cu ions In the lattice points and the charge compansation were discussed by com paring the angles between the eigen vectors with the angles between the directions of the lines joining the atoms. The two-circle goniometer was used to determine the determine ++ the directions of the principal axes of D-tensor of Mn ions dapped in SZSTH single crystals. For the evaluation of the data obtained from EPR spectra for in these special directions, an expression for HM (resonant magnetic field values) was derived by using the third-order perturbation technique. Using this expression, Hamiltonian parameters were calculated to achieve the best fitting values of the allowed EPR tran sitions in the orientations of H//Z ' and H//Y'. These para meters were then used to obtain the magnetic field values for H//X' orientation. To find out the relative orientation of the two paramagnetic centers, further examinations were made in three orthogonal planes of the eigen vectors.