Анотація до роботи:

Падляк Б.В. Спектроскопія і структура центрів люмінесценції та радіаційних дефектів в склі системи СaO-Ga₂O₃-GeO₂. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.05 – оптика, лазерна фізика. Інститут фізичної оптики Міністерства освіти і науки України, Львів, 2006.

Дисертація присвячена синтезу та дослідженням структури і оптико-люмінесцентних властивостей нового класу оптичних матеріалів із структурою скла на основі окислів СaO, Ga₂O₃ і GeO₂. Розглянуті особливості синтезу скла в системі CaOGa₂O₃-GeO₂. Розроблена технологія отримання і синтезовані зразки номінально-чистого і легованого перехідними (Cr, Mn) та рідкісноземельними (Eu, Ho, Er, Nd і Ce) елементами скла високої оптичної якості і хімічної чистоти з основними складами Ca₃Ga₂Ge₃O₁₂, Ca₃Ga₂Ge₄O₁₄ і Ca₃Ga₂O₆. Методами рентгенографії, молекулярної динаміки та спектроскопії EXAFS встановлено, що основними структурними одиницями в склі системи СaO-Ga₂O₃-GeO₂ є змішані тетраедри (Ge/Ga)O₄ і октаедри (Ge/Ga)O₆. Із аналізу K - краю атомів Ga і Ge в спектрах EXAFS визначені структурні параметри (міжатомні відстані та координаційні числа) для Ga і Ge в склі із складами Ca₃Ga₂Ge₃O₁₂ (гранат) і Ca₃Ga₂Ge₄O₁₄ (Ca - галогерманат).

Досліджені та проаналізовані показники заломлення, спектри КРС, ЕПР, оптичного поглинання і власної люмінесценції в нелегованому склі із складами Ca₃Ga₂Ge₃O₁₂, Ca₃Ga₂Ge₄O₁₄ і Ca₃Ga₂O₆. На основі аналізу спектрів і кривих загасання люмінесценції, отриманих при УФ та відповідному синхротронному збудженні в склі та кристалах системи СaO-Ga₂O₃-GeO₂, запропонований рекомбінаційний механізм власної люмінесценції, підтверджений методом ЕПР. Проведені дослідження спектрів оптичного поглинання, люмінесценції, кінетики люмінесценції та ЕПР в склі із складами Ca₃Ga₂Ge₃O₁₂ і Ca₃Ga₂Ge₄O₁₄, легованому Mn (вміст Mn 0,001 0,2 ваг. %), на основі яких встановлені особливості входження домішки Mn в скло системи СaO-Ga₂O₃-GeO₂, локальна структура центрів люмінесценції Mn²⁺ та їх вплив на власну люмінесценцію скла.

Розглянуті особливості електронної та локальної структури домішкових центрів Cr та оптико-люмінесцентних властивостей іонів Cr³⁺ в склі системи CaO-Ga₂O₃-GeO₂ та його кристалічних аналогах із структурою гранату і Ca - галогерманату. На основі досліджень та аналізу спектрів люмінесценції при атмосферному тиску та високих гідростатичних тисках (до 150 кбар), кінетики люмінесценції та ЕПР зареєстровані низькопольові і високопольові центри Cr³⁺ в склі із складом Ca₃Ga₂Ge₃O₁₂:Cr (вміст Cr 0,01 0,2 ваг. %) та високопольові центри Cr³⁺ в мікровключеннях кристалічних фаз в матриці скла. Із даних оптичної спектроскопії визначені сила кристалічного поля (10Dq), параметри Рака (B і C) та енергія електрон-граткової взаємодії () для високопольових центрів люмінесценції Cr³⁺ в склі та включеннях кристалічної фази і побудована конфігураційно-координатна діаграма для центрів Cr³⁺ в структурі скла.

Проведені дослідження і аналіз спектрів оптичного поглинання, люмінесценції, ЕПР, EXAFS (L₃ - край) та кінетики люмінесценції в склі із складом Ca₃Ga₂Ge₃O₁₂, легованому Eu, Ho, Er і Nd, на основі яких встановлена електронна і локальна структура рідкісноземельних центрів люмінесценції (Eu³⁺, Ho³⁺, Er³⁺ і Nd³⁺). Визначені параметри інтенсивності Джадда-Офельта та основні оптико-люмінесцентні і лазерні характеристики іонів Er³⁺ і Nd³⁺ в склі із складом гранату.

Досліджені і проаналізовані спектри оптичного поглинання, ЕПР і ТСЛ кристалів і скла із складами Ca₃Ga₂Ge₃O₁₂ і Ca₃Ga₂Ge₄O₁₄ та скла і кераміки із складом Ca₃Ga₂O₆, опромінених УФ, рентгенівськими, g - і b - променями. Визначені компоненти g - тензора і термічна стабільність та встановлена електронна і локальна структура радіаційних парамагнітних центрів в композиційно-невпорядкованих кристалах Сa - галогерманату та склі системи СаO-Ga₂O₃-GeO₂.

Публікації автора:

1. Падляк Б.В. Спектр ЭПР ионов Fe³⁺ в монокристаллах Ca₃Ga₂Ge₃O₁₂ // ФТТ. – 1991. – Т. 33, Вып. 6. – С. 1851-1854.

2. Падляк Б.В., Носенко А.Е., Максименко В.М., Кравчишин В.В. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса ионов Cr⁵⁺ в монокристаллах Ca₃Ga₂Ge₃O₁₂:Cr // ФТТ. – 1993. – Т. 35, Вып. 9. – С. 2393-2402.

3. Носенко А.Е., Лещук Р.Е., Падляк Б.В. О валентном состоянии примесных ионов марганца в кристаллах Ca₃Ga₂Ge₄O₁₄:Mn // ЖПС. – 1993. – Т. 59, № 1-2. – С. 146-151.

4. Nosenko A.E., Padlyak B.V. EPR of Chromium Ions in Ca₃Ga₂Ge₃O₁₂ Single Crystals // Mol. Phys. Rep. – 1994. – V. 8. – P. 79-87.

5. Nosenko A.E., Leshchuk R.Ye., Padlyak B.V. Optical and EPR Spectroscopy of Impurity Manganese Ions in Disordered Ca₃Ga₂Ge₄O₁₄ Single Crystals // Radiation Effects and Defects in Solids. – 1995. – V. 135. – P. 55-60.

6. Padlyak B.V., Volzhenskaya L.G. High-Temperature Annealing Effect on FMR Spectra and Domain Structure of Epitaxial Ferrite-Garnet Films // Funct. Mater. – 1996. – V. 3, No. 1. – P. 62-66.

7. Носенко А.Е., Лещук Р.Е., Падляк Б.В., Сельский А.А. Радиационные парамагнитные центры в кристаллах Ca₃Ga₂Ge₄O₁₄ // ФТТ. – 1997 – Т. 39, Вып. 6. – С. 1044-1049.

8. Padlyak B. The Study of Epitaxial Ferrite-Garnet Films by Means of Ferromagnetic Resonance // J. PHYS. IV FRANCE, Supplement au Journal de Physique III. – 1997. – V.7. – P. C1-503 - C1-504.

9. Носенко А.Є., Сельский А.А., Падляк Б.В. Локальна симетрія і природа парамагнітних центрів, наведених УФ - променями в монокристалах Ca₃Ga₂Ge₄O₁₄ // Вісник Львівського університету (Серія фізична). – 1997. – Вип. 29. – С. 23-29.

10. Padlyak B.V., Gutsze A. EPR Study of the Impurity Paramagnetic Centres in (CaO-Ga₂O₃-GeO₂) Glasses // Appl. Magn. Reson. – 1998. – V. 14. – P. 59-68.

11. Padlyak B.V., Koepke Cz., Winiewski K., Grinberg M., Gutsze A., Buchynskii P.P. Spectroscopic Evaluation of the CGG (CaO-Ga₂O₃-GeO₂) Glass Doped with Chromium // J. Lumin. – 1998. – V. 79. – P. 1-8.

12. Padlyak B.V., Bordun O.M., Buchynskii P.P. Intrinsic Luminescence of the Undoped Glasses of CaO-Ga₂O₃-GeO₂ System // Acta Phys. Pol. A. – 1999. – V. 95, No. 6. – P. 921-929.

13. Grinberg M., Barzowska J., Padlyak B., Nowosielski T., Kuklinski B., Buchynskii P. Spectroscopy and High Pressure Spectroscopy of the Cr - Doped Glass Materials // Opt. Appl. – 2000. – V. XXX, No. 4. – P. 509-515.

14. Padlyak B., Mudry S., Halchak V., Korolyshyn A., Rybicki J., Witkowska A. The Structure of CaO-Ga₂O₃-GeO₂ Glasses: X-ray and Molecular Dynamics Simulation Studies // Opt. Appl. – 2000. – V. XXX, No. 4. – P. 691-699.

15. Padlyak B., Szarska St., Jungner H. Radiation-Induced Paramagnetic Centers in Bioglass // Opt. Appl. – 2000. – V. XXX, No. 4. – P. 709-717.

16. Padlyak B.V., Kornatowski J., Zadroїna G., Rozwadowski M., Gutsze A. Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy of Chromium in CrAPO-5 Molecular Sieves // J. Phys. Chem. A – 2000. – V. 104, No. 51. – P. 11837-11843.

17. Stadnyk Yu.V., Skolozdra R.V., Padlyak B.V., Gorelenko Yu.K., Romaka L.P., Jankowska-Frydel A., Grinberg M. Anomalous Magnetism and Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy of the ZrNi_1-xCr_xSn Solid Solution // J. Alloys Comp. – 2000. – V. 296, Nos. 1-2. – P. 253-257.

18. Ubizskii S., Melnyk S., Padlyak B., Matkovskii A., Jankowska-Frydel A., Frukacz Z. Chromium Recharging Processes in the Y₃Al₅O₁₂:Mg, Cr Single Crystals Under the Reducing and Oxidizing Annealing Influence // Proc. SPIE. – 2001. – V. 4412. – P. 63-68.

19. Bondar V., Kucharsky I., Padlyak B., Davydov V., Simkiv B., Grinberg M., Kuklinski B. Growth, Structure and Spectroscopic Characterization of the Mn-Doped GaN Thin Films // Proc. SPIE. – 2001. – V. 4413. – P. 50-54.

20. Padlyak B.V., Jankowska-Frydel A., Grinberg M., Gorelenko Yu.K., Romaka L.P., Stadnyk Yu.V. Magnetic Ordering in the ZrNi_1-xCr_xSn Compound // Materials Science Forum. – 2001. – V. 373-376. – P. 697-700.

21. Bodak O.I., Padlyak B.V., Stadnyk Yu.V., Pierre J., Tkachuk A.V., Romaka L.P., Gorelenko Yu.K. Synthesis, Crystal Structure and Physical Properties of ZrNiSn Semiconductor Doped with Mn // J. Alloys Comp. – 2001. – V. 317-318. – P. 357-362.

22. Tkachuk A., Gorelenko Yu., Stadnyk Yu., Padlyak B., Jankowska-Frydel A., Bodak O., Sechovsky V. Interaction Between Components in Ti-Mn-Sb System at 870 K and Physical Properties of Ti₅Mn_0,45Sb_2,55 Compound // J. Alloys Comp. – 2001. – V. 319. – P. 74-79.

23. Padlyak B.V., Kukliсski B., Grinberg M. Synthesis, Structure and Spectroscopic Properties of CaO-Ga₂O₃-GeO₂ Glasses // Phys. Chem. Glasses. – 2002. – V. 43C – P. 392-397.

24. Grinberg M., Barzowska J., Shen Y.R., Bray K.L., Padlyak B.V., Buchynskii P.P. High Pressure Luminescence of Cr³⁺ - Doped CaO-Ga₂O₃-GeO₂ Glasses // Phys. Rev. B. – 2002. – V. 65 – P. 064203-1 – 064203-9.

25. Barzowska J., Grinberg M., Shen Y.R., Bray K.L., Kukliсski B., Buchynskii P.P., Padlyak B.V. High Pressure Luminescence of Cr - Related Centers in (CaO-Ga₂O₃-GeO₂) Glasses // High Pressure Research. – 2002. – V. 22 – P. 47-52.

26. Padlyak B., Mudry S., Halchak V., Korolyshyn A., Kulyk Yu., Buchynskii P. Peculiarities of Structure of the Cr-Doped Compounds of CaO-Ga₂O₃-GeO₂ System: An EPR and X-ray Studies // Mol. Phys. Rep. – 2002. – V. 36. – P. 79-84.

27. Burak Ya.V., Padlyak B.V., Shevel V.M. Radiation-Induced Centers in the Li₂B₄O₇ Single Crystals // Nucl. Instr. and Meth. in Physics Research B. – 2002. – V. 191. – P. 633-637.

28. Burak Ya.V., Padlyak B.V., Shevel V.M. Neutron-Induced Defects in the Lithium Tetraborate Single Crystals // Radiation Effects and Defects in Solids. – 2002. – V. 157, Nos. 6-12. – P. 1101-1109.

29. Kornylo A., Padlyak B., Moroz Z., Pashkowsky M., Jankowska-Frydel A. Spectroscopic Study of Nature of the Parasitic Coloration in the ZnWO₄ Scintillator Crystals // Mol. Phys. Rep. – 2002. – V. 36. – P. 44-47.

30. Tkachuk A., Gorelenko Yu., Padlyak B., Jankowska-Frydel A., Stadnyk Yu. Magnetic Properties of Ternary W₅Si₃ – Type Compounds // JMMM. – 2002. – V. 242-245. – P. 901-903.

31. Padlyak B.V., Kukliсski B., Buchynskii P.P. Optical Spectroscopy of the Ho-Doped Glasses with 3CaO-Ga₂O₃-3GeO₂ Composition // Opt. Appl. – 2003. – V. XXXIII, No. 1. – P. 175-181.

32. Cheіstowski D., Witkowska A., Rybicki J., Padlyak B., Trapananti A., Principi E. EXAFS Study of Glasses of the CaO-Ga₂O₃-GeO₂ System // Opt. Appl. – 2003. – V. XXXIII, No. 1. – P. 125-132.

33. Padlyak B.V. Radiation-Induced Centers in Glasses of the CaO-Ga₂O₃-GeO₂ System // Radiation Effects and Defects in Solids. – 2003. – V. 158, Nos. 1-6. – P. 411-418.

34. Zakharko Ya., Padlyak B., Tsvetkova O., Kukliсski B., Grinberg M., Fabisiak K. Optical and EPR Study of Cr - Doped b-Ga_2-xIn_xO₃ Solid Solutions // Funct. Mater. – 2003. – V. 10, No. 1. – P. 140-144.

35. Ollier N., Champagnon B., Boizot B., Guyot Y., Panczer G., Padlyak B., Influence of External в-Irradiation in Oxide Glasses // J. Non-Crystal. Solids. – 2003. – V. 323. – P. 200-206.

36. Padlyak B.V., Grinberg M., Іukasiewicz T., Kisielewski J., wirkowicz M. EPR Spectroscopy of the Cr³⁺ Centers in LLGG: Cr Single Crystals // J. Alloys Comp. – 2003.- V. 361, Nos. 1-2. – P. 6-12.

37. Padlyak B., Szarska S. EPR Spectroscopy of Irradiated Bioactive Glasses // Funct. Mater. – 2004. – V. 11, No. 1. – P. 116-121.

38. Padlyak B.V., Kukliсski B. Nature of Intrinsic Luminescence in the Glasses of CaO-Ga₂O₃-GeO₂ System // Radiat. Measur. – 2004. – V. 38, Nos. 4-6. – P. 593-597.

39. Padlyak B., Vlokh O., Sagoo K. Spectroscopy and Luminescence Kinetics of the Eu³⁺ Ho³⁺ and Er³⁺ Ions in the Glass with 3CaO-Ga₂O₃-3GeO₂ Composition // Ukr. J. Phys. Opt. – 2005. – V. 6, No. 1. – P. 33-43.

40. Padlyak B., Vlokh O., Jungner H. Thermally Stimulated Luminescence of Radiation-Induced Defects in the Glasses of CaO-Ga₂O₃-GeO₂ System // Ukr. J. Phys. Opt. – 2005. – V. 6, No. 2. – P. 55-62.

41. Padlyak B., Kornatowski J., Zadroїna G., Fabisiak K., Gutsze A. ESR Study of Chromium Centres in CrAPO-5 Molecular Sieves // Materials Science-Poland. – 2005. – V. 23, No. 4 – P. 1035-1046.

42. Padlyak B., Vlokh O., Fabisiak K., Sagoo K., Kukliсski B. Optical Spectroscopy of the Er-Doped Glasses with 3CaO-Ga₂O₃-3GeO₂ Composition // Opt. Mater. – 2006. – V. 28. – P. 157-161.

43. Padlyak B., Vlokh O., Kukliсski B., Sagoo K. Spectroscopy of the Mn-Doped Glasses of CaO-Ga₂O₃-GeO₂ System // Ukr. J. Phys. Opt. – 2006. – V. 7, No. 1. – P. 1-10.

44. Padlyak B.V., Jungner H., Fabisiak K., Dubelt S.P. Radiation-Induced Defects in Glasses and Ceramics of the CaO-Ga₂O₃-GeO₂ System // Rev. Adv. Mater. Sci. – 2006. – V. 12, No. 2. – P. 97-105.

45. Padlyak B.V., Vlokh O.G., Romanyuk M.M., Romanyuk G.M. Refractive Indices of Glasses of CaO-Ga₂O₃-GeO₂ System // Ukr. J. Phys. Opt. – 2006. – V. 7, No. 3. – P. 142-146.

46. Padlyak B., Vlokh O., Ryba-Romanowski W., Lisiecki R. Optical Spectroscopy of Nd³⁺ Centres in the Glass with 3CaO-Ga₂O₃-3GeO₂ Composition // Ukr. J. Phys. Opt. – 2006. – V. 7, No. 4. – P. 149-158.

47. Witkowska A., Padlyak B., Rybicki J. Influence of the Rare-Earth Impurities on the Ga and Ge Local Structure in the Ca₃Ga₂Ge₃O₁₂ Glass // J. Non-Cryst. Solids. – 2006. –V. 352, No. 40-41. – P. 4346-4350.

48. Патент України, № UA 25235 A / Оптичне скло, прозоре в інфрачервоній області спектра. Падляк Б.В., Бучинський П.П. (Україна). – № 97084128. – Заявл. 6.08.97; Отрим. 30.10.98; Опубл. 25.12.98, Бюл. № 6. – 4 с.

49. Padlyak B.V. EPR Spectroscopy of Impurity 3dⁿ - Ions in Calcium-Gallium-Germanium Garnet // Proceedings of International. Conference „Physics in Ukraine” (Kiev). – 1993. – V. Solid State Physics. – P. 174-177.

50. Padlyak B.V., Bordun O.M., Buchynskii P.P. Intrinsic Luminescence of the Undoped Glasses of CaO-Ga₂O₃-GeO₂ System // In Book: “The Jablonski Centennial Conference on Luminescence and Photophysics", Eds. B. Zietek, P. Targowski.–Nicholas Copernicus University:Torun, 1998.–P. 91-92.

51. Padlyak B., Kukliсski B., Grinberg M. Synthesis, Structure and Spectroscopic Properties of the CaO-Ga₂O₃-GeO₂ Glasses // Proceedings of International Congress on Glass, Edinburgh (Scotland) – 2001. – V. 2 – P. 773-774.

52. Padlyak B. Structure and Spectroscopy of the Rare-Earth Doped Glasses of CaO-Ga₂O₃-GeO₂ System: The Review // In Abstract Book: 3^rd International Conference “Physics of Disordered Systems”, September 18-21, 2005, Gdaсsk-Sobiszewo, Poland, Ed. W. Sadowski. – Gdansk: Gdansk University of Technology, 2005. – P. 2-3.

53. Witkowska A., Padlyak B.V., Feliziani S., Rybicki J. Local Structure of Rare-Earth Luminescence Centres in a 3CaO-Ga₂O₃-3GeO₂ Glass: an EXAFS Study // In: Book of Abstracts “6^th European Conference on Luminescent Detectors and Transformers of Ionizing Radiation (LUMDETR 2006)”, June 19-23, 2006, Lviv, Ukraine, Eds. I. Vakarchuk and B. Grinyov. – Lviv: Liga Press, 2006. – P. 203.

54. Witkowska A., Padlyak B.V., Rybicki J. EXAFS Study of Local Structure of the Rare-Earth Luminescence Centres in the Glass with 3CaO-Ga₂O₃-3GeO₂ Composition // In Book: International Workshop on Advanced Spectroscopy and Optical Materials, June 11-14, 2006, Gdaсsk, Poland. – Gdaсsk: Gdaсsk University, 2006. – P. 40.

55. Padlyak B.V., Fabisiak K., Stryganyuk G.B., Raman Spectra and Intrinsic Luminescence of Glasses and Crystals of the CaO-Ga₂O₃-GeO₂ System // In Abstract Book: 3^rd Workshop on Functional Materials (FMA’2006), September 17-23, 2006, Athens, Greece, Ed. N. Gouskos. – Athens: University of Athens, 2006. – P. O-7.