Спектры оптического поглощения и схема уровней энергии ионов Er$^{3+}$ в объемных кристаллах нитрида алюминия

Исследованы спектры поглощения ионов Er$^{3+}$, внедренных в матрицу AlN. Примесь эрбия вводилась в объемные кристаллы AlN диффузией. В спектральном диапазоне 370–700 nm наблюдались линии поглощения, связанные с внутриконфигурационными электронными $f$–$f$-переходами из основного $^{4}I_{15/2}$-состояния на уровни возбужденных состояний ионов Er$^{3+}$. При температуре $T$ = 2 K детально исследованы переходы на уровни состояний $^{4}F_{9/2}$, $^{2}H_{11/2}$, $^{4}F_{7/2}$, $^{4}F_{5/2}$, $^{2}H_{9/2}$ и $^{4}G_{11/2}$. Количество наблюдавшихся линий для указанных переходов полностью совпадает с теоретически возможным для электронных $f$–$f$-переходов в ионах Er$^{3+}$, находящихся в кристаллическом поле с симметрией ниже кубической. Узость наблюдавшихся линий и их число убедительно свидетельствуют о замещении ионами эрбия преимущественно одной регулярной кристаллической позиции. Наиболее вероятным представляется внедрение Er$^{3+}$ в позицию Al$^{3+}$ с локальной симметрией $C_{3v}$. Определены энергетические положения уровней возбужденных состояний для исследованных переходов. Построена схема уровней энергии ионов Er$^{3+}$ в кристаллах AlN.