Анотація до роботи:

Золотовський А.О. Енергетичний спектр рідкоземельних іонів (Tm³⁺, Tb³⁺, Sm³⁺) в сульфідних та оксидних матрицях в кластерному наближенні. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 - фізика твердого тіла. - Інститут електрофізики і радіаційних технологій НАН України, Харків, 2007.

Робота присвячена встановленню закономірностей формування енергетичного спектра рідкоземельних іонів (Tm³⁺, Tb³⁺, Sm³⁺) в сульфідних та оксидних матрицях, що знаходять широке використання в оптоелектроніці, підбору модельних об’єктів для експериментального дослідження, визначенню комплексу експериментальних досліджень енергетичного спектру обраних модельних об’єктів, проведенню моделювання комплексу і обґрунтуванню метода кластерного наближення для розрахунку енергетичного спектра об’єктів, розв’язанню задачі багатьох частинок в твердому тілі, побудові багатоелектронних молекулярних орбіталей комплексів рідкоземельних іонів в обраних матрицях і на їх основі оцінці ймовірності і інтенсивності люмінесцентних переходів, теоретичним оцінкам енергетичних спектрів рідкоземельних іонів (Tm³⁺, Tb³⁺, Sm³⁺) в кластерному наближенні, які адекватно описують експериментальні результати. Вперше виконаний кількісний розв’язок задачі багатьох частинок в твердому тілі для окремого випадку комплексів рідкоземельних іонів в кластерному наближенні, що дало можливість кількісно описати енергетичний спектр кластерного рідкоземельного іона, оточеного іонами O, S. Оцінка інтенсивностей енергетичних переходів кластерного рідкоземельного іона в рамках задачі багатьох частинок вперше дала можливість встановити природу зростання інтенсивностей смуг випромінювання в короткохвильовій частині спектру при зниженні симетрії комплексу. В рамках задачі багатьох частинок вперше встановлена природа загального зростання інтенсивностей смуг і відносного зростання їх інтенсивностей в короткохвильовій частині спектру зі збільшенням перекривання електронних оболонок рідкоземельного елемента і замісника при заміні халькогенідів (O, S) в найближчому оточенні рідкоземельних іонів галогенами (F, Cl, Br).

В дисертаційній роботі в результаті проведення теоретичних і експериментальних досліджень розв’язано наукову задачу щодо встановлення закономірностей формування енергетичного спектру рідкоземельних іонів (Tm³⁺, Tb³⁺, Sm³⁺) в сульфідних та оксидних матрицях в кластерному наближенні, заснованому на багатоелектронних молекулярних орбіталях. Теоретично виконано обчислення інтенсивностей переходів люмінесценції в комплексах рідкоземельних іонів при відомому розташуванні лігандів. Основні наукові результати роботи такі можна сформулювати у вигляді таких висновків:

1. Запропоновано модель комплексу рідкоземельних іонів в сульфідних і оксидних матрицях в кластерному наближенні на основі багатоелектронних молекулярних орбіталей, яка дала можливість розрахувати інтенсивності переходів люмінесценції і енергетичні рівні комплексів Tm³⁺ і Sm³⁺ в напівпровідникових і діелектричних матеріалах.

2. Проведено моделювання механізмів електролюмінісценції Tm³⁺ в ZnS з використанням багатоелектронного квантовохімічного метода і доведено, що механізми передачі енергії «гарячих» електронів кристалічній ґратці і випромінюючим центрам залежать від напруження електричного поля і по-різному впливають на інтенсивності «синіх» і «червоних» смуг люмінесценції.

3. Проведено ідентифікацію люмінесцентних переходів тонких плівок Y₂O_3-xS_х, легованих Tb³⁺_, за допомогою вдосконалених методів ТКП і метода багатоелектронних молекулярних орбіталей. Показано перевагу метода багатоелектронних молекулярних орбіталей перед методом Джадда і Офельта та встановлено, що останній придатний тільки для діелектриків з широкою забороненою зоною для переходів люмінесценції, що лежать в середині забороненої зони.

4. Промодельовано оптичні властивості кластерів Sm³⁺ в різних сульфідних і оксидних матрицях та показано, що зменшення відстані між РЗІ і лігандом призводить до зростання інтенсивностей і збільшенню внеску переходів, що відповідають більш коротким довжинам хвиль.

5. Встановлено, що при відомому розташуванні лігандів, знаючи РЗІ та оточення, прогнозувати спектральні характеристики комплексів рідкоземельних іонів.

Публікації автора:

1. Кротов В.И., Малкин Б.З., Мительман А.А. Магнитострикция в упорядоченной и неупорядоченной фазах Изинговского ферромагнетика LiTbF₄ // ФТТ.- 1982.- Т.24, № 2.- C.542-549.

2. Бачериков Ю.Ю., Бойко В.Г., Золотовський А.О., Васильківський C.А., Кравченко А.Ф., Родіонов В.Є., Охріменко О.Б. Фотолюмінесценція тонких плівок Y₂S_xO_3-x:Tb³⁺ // УФЖ.- 1995.- Т.40, № 10.- C.1065-1067.

3. Rodionov V.E., Rakhlin M.Ya. and Zolotovskii A.A. Modeling of Thulium Ion in Zinc Sulphide // Phys.stat.sol.(b).- 1992.- V.173, № 10.- P.733-738.

4. Золотовский А.А., Родионов В.Е. Моделирование люминесценции комплексов самария в сульфидных и оксидных матрицах // Вопросы атомной науки и техники.- 2003.- № 3(83).- C.170-172.

5. Золотовский А.А., Родионов В.Е. Моделирование механизмов электролюминесценции в сульфиде цинка, легированного тулием // Вісник ХНУ.- 2002.- В.6, № 558.- C.168-172.

6. Бачериков Ю.Ю., Бойко В.Г., Золотовский А.А., Васильковский С.А., Кравченко А.Ф., Родионов В.Е., Охрименко О.Б. Исследование влияния подложки на люминесценцию тонких плёнок Y₂S_xO_3-x:Tb³⁺ // Материалы VI Международного Симпозиума «Тонкие пленки в электронике» 25-29 сентября 1995 г., Лазурное, Украина, Т.1.- С.82-85.

7. Золотовский А.А., Родионов В.Е. Моделирование люминесцентных и лазерных переходов комплексов f-элементов в различных материалах // Матеріали XIII Національної школи-семінару з міжнародною участю «Спектроскопія молекул та кристалів», Суми, 20-26 квітня 1997 р.- С.74.

8. Zolotovsky A.A., Tarasov G.G, Francini R. Rare-Earth doped structures as functional materials for fiber optics and optoelectronics // Workshop on Functional Materials FMA’2004 Athens, Greece, 23-26 September, 2004.- P.1-12.

9. Золотовский А.А., Полторацкий Ю.Б. Моделирование излучения комплекса редкоземельных ионов в люминесцентных материалах // Труды XVII Международной конференции по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению, Алушта, Крым, 4-9 сентября 2006 г., С.224.