Влияние сильных электрических полей на динамику электронных возбуждений в зоне проводимости широкозонных диэлектриков

• Автор: Яценко, Борис Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с.

Оглавление
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1Л. Введение

1.2. Процессы ионизации (многофотонная ионизация, туннельная

ионизация, ионизация дефектов)

1.3. Процессы нагрева электронов в зоне проводимости

1.4. Процессы релаксации электронов по энергии (электрон-фононные

рассеяния, электрон-электронные рассеяния)

1.5. Захват электронов на заряженные центры

Г лава 2. Релаксация и рекомбинация электронных возбуждений в твердых инертных газах, облучаемых ВУФ квантами
2.1. Введение
2.2. Диффузионная модель релаксации электронных возбуждений
2.3. Начальный этап релаксации
2.4. Этапы термализации и захвата электронных возбуждений на
заряженные центры
Глава 3. Влияние электрических полей на выход и кинетику люминесценции в диэлектрических кристаллах
3.1. Влияние электрического поля на элементарный акт захвата
электрона на центр
3.2. Статистика флуктуационных электрических полей
3.3. Влияние концентрации точечных дефектов и дислокаций на
скорость электронно-дырочной рекомбинации
3.4. Влияние одномерной диффузии во внешнем электрическом поле на
кинетику люминесценции
Глава 4. Нагрев электронов в зоне проводимости широкозонных диэлектриков
под действием мощных фемтосекундных лазерных импульсов
4.1. Введение
4.2. Эксперименты по исследованию фотоэлектронных спектров Сэ1 под действием мощных фемтосекундных лазерных импульсов и их обсуждение
4.3. Модель прямых межветвевых электронных переходов в зоне проводимости широкозонных диэлектриков
4.4. Численное моделирование спектров электронов в зоне проводимости
Заключение
Литература
Введение

Актуальность работы.
Диэлектрики с широкой запрещенной зоной представляют большой интерес для научных исследований в связи с их широким практическим применением. Эти вещества используются в качестве материалов для люминесцентных ламп, активных сред лазеров, люминесцентных экранов и др. Некоторые кристаллические диэлектрики перспективны для использования в сцинтилляционных детекторах высокоэнергетических частиц. Поиск и создание новых эффективных сцинтилляторов требует глубокого изучения их физических свойств. Изучение фундаментальных процессов, происходящих в широкозонных диэлектриках под действием мощного лазерного излучения, важно для понимания таких явлений, как радиационное образование дефектов и оптический пробой. Изучение этих явлений необходимо, в частности, для повышения радиационной стойкости оптических элементов.
В этой связи, большой интерес представляет собой изучение динамики электронных возбуждений в зоне проводимости широкозонных диэлектриков под действием сильных электрических полей. Такие поля могут быть в случае, когда имеется высокая концентрация дефектов в кристалле, в плотных треках, возникающих после пролета тяжелых ионизирующих частиц, при воздействии интенсивного возбуждения (лазерного, синхротронного и т. д.), в случае зарядки кристалла из-за вылета фотоэлектронов и т. п.
Целью настоящей диссертационной работы явилось:
• Изучение процесса релаксации электронных возбуждений в твердых инертных газах при низких температурах и процесса захвата электронов на заряженные центры при больших интенсивностях возбуждения.
• Оценка степени влияния флуктуационных электрических полей в диэлектрических кристаллах на процесс электронно-дырочной рекомбинации и рекомбинационной люминесценции.
Эта скорость захвата имеет довольно сильную температурную зависимость.
На процесс захвата электрона на заряженный центр большое влияние может оказывать внешнее (по отношению к рассматриваемым частицам) электрическое поле. Уравнение для вероятности ср(г,в) того, что два противоположно заряженных носителя (изначально находившихся на расстоянии г друг от друга и так, что угол между прямой, соединяющей эти носители и электрическим полем составлял 9) не прорекомбинируют, будет иметь следующий вид [15]:
сііу(е'х.р(—м>/кдТ)^асІ(р)=0 (1.5.12)
со следующими граничными условиями
<р(0,9)=0;<р(х>,в)-1, (1.5.13)
где ч> = -еЕгсо5,в-{е21 єг)=квТ^-2 /Згсоъв - потенциальная энергия
электрона, Е — электрическое поле, е - диэлектрическая проницаемость кристалла.
Решение этого уравнения имеет следующий вид [15]:
(р(г,б) - ехр[-(2д7 г)-Р г (і + соз(9)]х
« ~ (15
х^рп+т{}. + со&9)п"т&)тгп1т{т + п)
т,п=О
~ еЕ е
где р = -, 9 =
2 квТ 2 еквТ
К сожалению, выражение (1.5.14) довольно громоздкое, поэтому скорость захвата, которая вычисляется посредством интегрирования (1.5.14) с учетом функции распределения Дг) расстояний между электроном и заряженным центром, вряд ли может быть вычислена аналитически. Более простой и наглядный метод расчета скорости захвата с учетом внешнего электрического поля рассмотрен в главе 3 диссертации. Ряд вопросов, связанных с захватом