Влияние состава и термообработки на зарядовые состояния собственных и примесных дефектов в твердых растворах ZrO$_{2}$–Y$_{2}$O$_{3}$

Исследовано влияние вакуумного отжига на спектры поглощения чистых и активированных переходными металлами кристаллов Zr$_{1-y}$Y$_{y}$O$_{2-y/2}$ с ${0.15\leqslant y\leqslant0.55}$, выращенных из расплава на воздухе. Показано, что кристаллы до отжига имеют небольшой дефицит кислорода, зависящий от концентрации Y$_{2}$O$_{3}$. С увеличением у дефицит кислорода в выращенных из расплава на воздухе кристаллах уменьшается. Отжиг в вакууме увеличивает дефицит кислорода, в результате чего в кристалле появляются избыточные электроны, заполняющие локальные уровни в запрещенной зоне, что проявляется в изменениях спектров поглощения. В неактивированных кристаллах Zr$_{1-y}$Y$_{y}$O$_{2-y/2}$ коротковолновый край поглощения около 0.250 мкм может быть приписан переходам электронов из валентной зоны на пустые локальные уровни, связанные с вакансиями кислорода. Жесткий вакуумный отжиг приводит к появлению электронов на этих уровнях, с чем связано появление широкой полосы с максимумом около 0.500 мкм. Спектры поглощения активированных кристаллов определяются $d{-}d$-переходами в ионах переходных металлов и переходами между примесными локальными уровнями и разрешенными зонами (переходами с переносом заряда). Вакуумный отжиг приводит, как правило, к восстановлению примесных ионов, в результате чего исчезают полосы переноса заряда от кислорода к примесному иону. Наблюдалось образование центров Сo$^{2+}$ с различной координацией в зависимости от концентрации Y$_{2}$O$_{3}$.