Numéro
J. Phys. France
Volume 42, Numéro 2, février 1981
Page(s) 323 - 330
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:01981004202032300
J. Phys. France 42, 323-330 (1981)
DOI: 10.1051/jphys:01981004202032300

Photoconductivité due à l'autoionisation de Ce2+ dans CaF 2, SrF2 et BaF2

C. Pedrini1, P.O. Pagost1, C. Madej1 et D.S. McClure2

1  E.R. n° 10 C.N.R.S., Département de Physique, Université de Lyon I, 69622 Villeurbanne, France
2  Department of Chemistry, Princeton University, Princeton N.J. 08544, U.S.A.


Abstract
Thresholds of photoconductivity due to autoionization of Ce2+ in alkaline earth fluorides CaF2, SrF2 and BaF 2 have been measured. The threshold energy is interpreted as the difference between the impurity ground state and the bottom of the conduction band. A simple electrostatic model including the third ionization potential of the free rare-earth ion and the influence of his surrounding in the crystal can explain the threshold shift upon changing the nature of the crystal. Moreover, the threshold displacement towards infrared as expected by this model upon going from Tm2+, Ho2+ or Dy2+ ions to Ce2+ ion is confirmed by experiment.


Résumé
On analyse les seuils de photoconductivité produite par l'autoionisation du cérium divalent Ce2+ dans des cristaux de fluorures alcalino-terreux CaF2, SrF2 et BaF2. L'énergie de ces seuils est interprétée comme l'écart énergétique entre le niveau fondamental de l'impureté et le bas de la bande de conduction. Un simple modèle électrostatique faisant intervenir le troisième potentiel d'ionisation de l'ion terre rare libre et l'influence de son environnement cristallin permet de rendre compte du déplacement des seuils quand la nature du cation du cristal change. De plus, l'évolution des seuils vers l'infrarouge prévue par ce modèle quand on passe des ions Tm2 +, Ho2+ ou Dy 2+ à Ce2+ est confirmée par l'expérience.

PACS
7155H - Other nonmetals.
7170C - Crystal and ligand fields.
7240 - Photoconduction and photovoltaic effects.

Key words
barium compounds -- calcium compounds -- cerium -- crystal field interactions -- impurity electron states -- photoconductivity -- strontium compounds