EPR INVESTIGATIONS OF SIZE EFFECTS IN THE CRYSTAL FIELD OF SMALL DIELECTRIC PARTICLES OF Gd³⁺-DOPED SrCl₂

Résumé
Des petits amas (~ 100 Å de diamètre) de SrCl₂ dopé avec des ions Gd³⁺ ont été préparés par évaporation d'un échantillon massif dans une faible atmosphère d'argon. Des mesures de résonance paramagnétique électronique (RPE) ont été effectuées en bande X et à température ambiante. Les petits amas présentent un spectre différent de celui observé dans le cas d'un échantillon massif sous forme de poudre. Premièrement, une augmentation du paramètre de champ cristallin cubique |b₄| de 1,6 ± 0,l % a été observée et interprétée comme étant due à une contraction de la maille du réseau d'environ 0,27 %. Deuxièmement, les raies correspondant aux transitions RPE sont considérablement élargies dans le cas des petits amas. Un recuit à 400 °C pendant 1 min. provoque la coalescence des amas et après recuit, le paramètre b₄ et les largeurs de raie sont identiques à ceux mesurés dans l'échantillon massif.

Abstract
Small particles (~ 100 Å in diameter) of Gd³⁺-doped SrCl₂ have been prepared by evaporating a bulk sample in a low-pressure argon atmosphere. EPR measurements were made at X-band and room temperature. In the case of small particles, the observed Gd³⁺ spectrum exhibits two significant differences relative to the bulk powder spectrum. First, the cubic crystal-field parameter |b₄| is increased by 1.6 ± 0.1 % for the small-particle sample. This effect is interpreted as due to a lattice-parameter contraction of approximately 0.27 % as compared to the bulk material. Second, the line widths of the EPR transitions are consistently larger in the small-particle case. Annealing at 400 °C for 1 min. coagulates the small particles and, following this anneal, the parameter b₄ and the line widths are equal to those of the bulk material.