Модели примесных центров Ni$^{+}$ и Cu$^{2+}$ в LiNbO$_{3}$

Впервые исследованы угловые зависимости спектра ЭПР парамагнитного центра в $\gamma$-облученных при ${T=77}$ K монокристаллах LiNbO$_{3}$ : Ni. При ${T< 77}$ K спектр описывается спин-гамильтонианом $C_{1}$-симметрии с ${S=1/2}$ и главными значениями $g$-тензора: ${g_{1}=2.246}$, ${g_{2}=2.217}$, ${g_{3}=2.061}$. Оси номер 3 шести магнитно-неэквивалентных центров составляют угол ${\gamma=55\pm1^{\circ}}$ с осью $C_{3}$ кристалла и лежат в плоскостях, содержащих ионы О$^{2-}$ в ближайшем окружении примесного центра. С ростом $T$ спектр ЭПР преобразуется в единственную изотропную линию с ${\bar{g}=\frac{1}{3}\,(g_{1}+g_{2}+g_{3})}$ с анизотропной шириной. Сделан вывод, что спектр ЭПР принадлежит $3d^{9}$-иону N$^{+}$, замещающему ион Li$^{+}$, для которого реализуется статический эффект Яна–Теллера в комплексе Ni$^{+}$O$^{2-}_{6}$ при низких температурах и происходит динамическое усреднение спектра ЭПР с ростом $T$. Соотношение ${g_{3} < g_{1}},g_{2}$ соответствует основному состоянию типа ${|3z^{2}-r^{2}\rangle}$, к которому динамически подмешивается состояние типа ${|x^{2}-y^{2}\rangle}$. Предложена модель реориентации центра с помощью туннельно-контролируемого процесса при высоких температурах и определены характеристические параметры этой модели.
На основе подобных исследований для Cu$^{2+}$ в LiNbO$_{3}$ уточнена модель этого центра и показано, что для Cu$^{2+}$ реализуется сжатие кислородного октаэдра равновероятно вдоль одного из направлений Сu$-$О и растяжение вдоль двух других. Здесь основным состоянием является ${|x^{2}-y^{2}\rangle}$ (${g_{3}>g_{1},g_{2}}$), в то время как для Ni$^{+}$ имеет место растяжение вдоль одного из направлений Ni$-$О и сжатие вдоль других.
Для описания экспериментальных данных проведено обобщение теории эффект Яна–Теллера на случай кристаллов с тригональным искажением октаэдров с учетом смешивания состояний $3d^{9}$-иона нормальными колебаниями октаэдра.