Polarizable complexes in barium fluoride doped with trivalent ions

Résumé
Des expériences de thermocourants ioniques ont été réalisées sur des cristaux de BaF² dopés avec des ions trivalents de différentes terres rares et avec des ions d'yttrium. Les impuretés que nous avons étudiées sont La³⁺, Ce³⁺, Pr³⁺, Nd³⁺, Sm³⁺, Gd³⁺, Ho³⁺, Tm³⁺ et Y³⁺, tous les échantillons ont une concentration d'impuretés de 10^-3, exprimée en fraction molaire. Trois pics principaux ont été observés dans tous les cristaux. La relaxation de plus haute température a été attribuée, en raison de son comportement après des traitements thermiques, aux dislocations présentes dans le cristal. Les pics de plus basse température sont dus aux relaxations de dipôles R³⁺-F^-_i, en premiers ou seconds voisins qui coexistent dans le BaF₂ et non fréquemment dans les autres cristaux de structure fluorite. Deux ensembles de valeurs pour les paramètres de relaxation E₀ et τ₀, obtenus pour les différentes impuretés, sont présentés. D'abord on suppose que l'énergie de réorientation des dipôles a une valeur unique. Ensuite nous supposons que cette énergie a une distribution gaussienne de largeur σ autour d'une valeur moyenne E₀(σ). Les valeurs obtenues avec ce modèle pour les paramètres de la relaxation dipolaire E₀(σ), τ₀(σ) et σ sont présentées et discutées.

Abstract
Ionic thermal current experiments have been carried out on BaF₂ crystals doped with different trivalent rare earth and yttrium ions. The impurities studied here are La³⁺, Ce³⁺, Pr³⁺, Nd³⁺, Sm³⁺, Gd³⁺, Ho³⁺, Tm³⁺ and Y³⁺ ; all the samples have an impurity concentration of 10^-3 expressed in molar fraction. Three principal relaxation peaks have been observed in all the crystals. The highest temperature relaxation is attributed, due to its behaviour after thermal treatments, to the dislocations present in the crystal. The low temperature peaks are identified as relaxations due to nearest neighbours and next nearest neighbours RE³⁺-F^-_i complexes that coexist in BaF₂ and not very often in other fluorite structures. Two sets of values for the relaxation parameters E₀ and τ₀ obtained for the various impurity ions are presented. First a unique value is assumed for the reorientation energy of dipoles. Second a distribution of the reorientation energy, with a width σ around a mean value E₀(σ) was assumed. The values obtained with this model for E₀(σ), τ₀(σ) and σ are given and discussed.