イオン結晶中の希土類イオンの5d電子を含む励起状態

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多電子系2価希土類イオン(基底状態4f^n)の5d電子を含む励起状態(4f^n^<-1>5d^1)がまわりの状態とどのような相互作用するかを調べた。Eu^<2+>の基底状態は4f^7、最低励起状態は4f^65d^1であり、f→d遷移の光吸収は可視光領域にある。2価の希土類イオンのEu^<2+>の測定された光吸収・発光スペクトル形状および光吸収・発光の偏波面依存性から5d電子と格子の相互作用の大きさを推定した。2価のイオンになるとまわりの格子との相互作用の結果、5d電子を含む励起状態のエネルギー準位は大きく下がるを明らかにした。また、X線や光照射による希土類イオンEu^<3+>/Eu^<2+>の価数変換やEu^<2+>の励起状態のエネルギー分裂および波動関数の広がりに関して分光法を用いて研究した。この波動関数の広がりが光やX線照射による価数変化を容易にしていることを明らかにした。イオン結晶中の希土類イオンCe^<3+>の基底状態・励起状態の研究をESRと光学特性の測定を中心に進めた。Ce^<3+>は1電子系で、基底状態は4f^1で、励起状態は5d^1である。励起状態のエネルギー準位はまわりの状態、結晶場によって大きく変化する。母体結晶をLiYF_4,CaYA10_4,Y_3Al_5O_<12>と変えたときCe^<3+>の吸収・発光はUVから可視領域まで変化することを示した。また結晶中のCe^<3+>の励起状態のエネルギー準位の結晶場の大きさとその対称性に大きく依存することをESRと光学特性より明らかにした。