Suppr超能文献

⁷³Ge、¹⁷O 和 ²⁹Si 超精细相互作用的 Ge E'₁ 中心在结晶二氧化硅中。

⁷³Ge, ¹⁷O and ²⁹Si hyperfine interactions of the Ge E'₁ center in crystalline SiO₂.

机构信息

V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, SB RAS, 630090 Novosibirsk, Russia.

出版信息

J Magn Reson. 2013 Aug;233:7-16. doi: 10.1016/j.jmr.2013.04.016. Epub 2013 May 7.

Abstract

E' centers as fundamental radiation-induced defects in amorphous and crystalline SiO2 have been thought to be related to oxygen vacancies for >50years. However, direct proof for oxygen vacancies from experimental (17)O hyperfine data has never been provided. In this contribution, we report on the most complete set of spin Hamiltonian parameter matrices g, A((73)Ge), P((73)Ge), A((17)O), and A((29)Si) for the Ge analog of the classic E1(') center (denoted GeE1(')), determined from single-crystal electron paramagnetic resonance (EPR) analyses of two fast-electron-irradiated, Ge-doped α-quartz samples, including one grown from (17)O-enriched water. These experimental data, particularly the three distinct matrices A((17)O), not only confirm the GeE1(') center to represent spin trapping on a substitutional Ge atom coordinated to three nonequivalent nearest-neighbor O atoms (i.e., the GeO moiety involving an oxygen vacancy) and two next-nearest-neighbor Si atoms but also permit determination of the spin population on all of these atoms. These EPR data also have been evaluated by periodic density functional theory (DFT) calculations to demonstrate that the widely popular single-oxygen-vacancy V(O)(+) model for the GeE1(') center cannot account for A((17)O) arising from three nonequivalent nearest-neighbor oxygen atoms. A new tri-vacancy with an Al impurity model V(SiO2)(Al), on the other hand, reproduces all the EPR experimental hyperfine matrices A((73)Ge), A((17)O), and A((29)Si) and explains the common associations of the E' centers with both Al related defects and superoxide/peroxy radicals in quartz and amorphous silica.

摘要

长期以来,人们认为在非晶态和晶态 SiO2 中 E' 中心是基本的辐射诱导缺陷,与氧空位有关,已有超过 50 年的历史。然而,实验(17)O 超精细数据从未提供过氧空位的直接证据。在本贡献中,我们报告了经典 E1(') 中心(表示为 GeE1('))的 Ge 类似物的最完整的一组自旋哈密顿参数矩阵 g、A((73)Ge)、P((73)Ge)、A((17)O)和 A((29)Si),这些参数矩阵是通过对两个快速电子辐照、掺锗α-石英样品的单晶电子顺磁共振(EPR)分析确定的,其中一个样品是由(17)O 富集水生长的。这些实验数据,特别是三个不同的 A((17)O)矩阵,不仅证实了 GeE1(') 中心代表了在与三个不等价的最近邻 O 原子(即涉及氧空位的 GeO 部分)和两个次近邻 Si 原子配位的取代 Ge 原子上的自旋捕获,而且还允许确定所有这些原子上的自旋密度。这些 EPR 数据还通过周期性密度泛函理论(DFT)计算进行了评估,以证明广泛流行的 GeE1(') 中心的单氧空位 V(O)(+)模型不能解释来自三个不等价最近邻氧原子的 A((17)O)。另一方面,一种新的含有 Al 杂质的三空位模型 V(SiO2)(Al),再现了所有的 EPR 实验超精细矩阵 A((73)Ge)、A((17)O)和 A((29)Si),并解释了 E' 中心与石英和非晶二氧化硅中 Al 相关缺陷和超氧化物/过氧自由基的常见关联。

文献AI研究员

20分钟写一篇综述,助力文献阅读效率提升50倍。

立即体验

用中文搜PubMed

大模型驱动的PubMed中文搜索引擎

马上搜索

文档翻译

学术文献翻译模型,支持多种主流文档格式。

立即体验