Процессы релаксации высокоэнергетических возбуждений в ZnO и других кислородосодержащих сцинтилляторах

• Автор: Ходюк, Иван Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Оглавление

Список используемых сокращений

Введение
Глава I Свойства монокристаллических и керамических кислородосодержащих сцинтилляторов

1.1 Основы физики процесса сцинтилляций

1.2 Зависимость энергетического разрешения от энергии излучения

1.2.2 Непропорциональность световыхода

1.3 Сцинтиллятор на основе 2п0

1.3.1 Свойства оксида цинка

1.3.2 Люминесцентные характеристики оксида цинка

1.3.3 Зеленая люминесценция

1.3.4 Краевая люминесценция
1.3.5 Взаимосвязь зеленой и краевой люминесценций
1.3.6 Измерение характеристик оксида цинка путем внедрения доноров и
акцепторов
1.4 Исследования 2пО с практической направленностью
1.4.1 Тонкие пленки, порошки, монокристаллы
1.4.2 Керамики
Заключение к главе
Г лава II Методика эксперимента
2.1 Сцинтилляционные кристаллы и керамики
2.2 Изготовление керамик
2.2 Морфологический и рентгеноструктурный анализ
2.3 Рентгенолюминесценция
2.4. Энергетические спектры и абсолютный световыход
2.4 Кинетика люминесценции

2.5 Спектры возбуждения и пропускания
2.3 Относительный световыход
Г лава III Энергетическая зависимость относительного световыхода оксидных сцинтилляторов
3.1 Энергетические спектры
3.2. Относительный световыход
3.3 Энергетическое разрешение
3.4 Пики рентгеновской флюоресценции
3.5. Спектроскопия К-края
3.6 Моделирование непропорциональности
Заключение к главе III
Глава IV Сцинтилляционные характеристики 2п0-керамик
4.1 Керамики на основе 2п0
4.2. Сцинтилляционная оптическая керамика 2п0:2п
4.2.1 Абсорпционные и рентгенолюминесцентные свойства 2п0:2п-керамик
4.2.2 Термостимулированная люминесценция 2п0:2п-керамики
4.2.3 Кинетика люминесценции 2пО:2п-кеф&мшя
4.3. Сцинтилляционные оптические керамики 2пО
4.3.1 Оптико-абсорбционные свойства керамики
4.3.2. Интегральный световыход 2и0-керамики
4.3.3. Кинетика люминесценции
4.3.4 Энергетические спектры 2н0-керамики
4.3.5 Относительный световыход и непропорциональность
4.4 Механизм люминесценции 7и0-керамики
Заключение к главе IV
Глава V Сцинтилляционные характеристики 2п0:(За-керамики
5.1. Люминесцентные и сцинтилляционные свойства 2пО:Єа керамик
5.1.1. Морфологические и рентгеноструктурные характеристики

5.1.2. Спектры рентгенолюминесценции 2пО:Оа-керамик
5.1.3 Влияние отжига на свойства керамики
5.1.4 Кинетика люминесценции 2п0:0а, 2п0:0а,А-керамик
5.2 Температурная зависимость рентгенолюминесценции 2пО:Са и 2nO.Ga.N-керамик
5.2.2 Квантовый выход люминесценции
Заключение к главе V
Заключение
Список публикаций автора по теме диссертации
Список литературы

Авторы основывались на расчетных данных положения уровня У0-центра: 2.7 эВ выше потолка валентной зоны (следовательно, V0 не могут быть центрами люминесценции). Отметим, что в настоящее время на основе ряда экспериментальных данных для основного уровня кислородной вакансии принято значение 0.9 эВ выше потолка валентной зоны (см. напр. [67]) и Vo могут быть центрами люминесценции.
В работе [58] исследовались тонкие пленки ZnO, нанесенные на сапфировую подложку. На основании данных по отжигу образцов в атмосфере азота, кислорода и на воздухе сделан вывод, что за внутризонную люминесценцию 510 нм (2.43 эВ) ответственны кислородные вакансии. Модель вакансий кислорода V0 в качестве центров 3JT была надежно доказана методом оптического детектирования магнитного резонанса (О ДМР) [59, 60].
Исследовались особо чистые монокристаллы, производимые фирмой Eage-Picer, концентрация мелких доноров в кристалле была на уровне ПО17 см‘3. Отмечено, что 3J1 (Еш = 2.45 эВ, АЕ1/2 = 320 мэВ) сохраняет высокую интенсивность до 450 К, что характерно для глубоких точечных дефектов. При низких температурах регистрировалась также линия люминесценции с максимумом при 3.336 эВ (рис. 1.6), за которую ответственны локализованные на мелких донорах экситоны (D°X). Анализируя О ДМР данные, авторы [59, 60] показали, что в кристалле ZnO происходит перенос энергии от экситона (D°X) к вакансии кислорода (Vo-центру). Нейтральная вакансия кислорода, содержащая два электрона, под действием падающего УФ излучения переходит в возбужденное синглетное состояние, затем релаксирует в возбужденное триплетное (S = 1) состояние, из которого происходит излучение центра (рис. 1.6). Показано, что Vo-центры являются аналогом F-центров, которые хорошо изучены в ионных кристаллах CaO, SrO, ВаО и MgO.
Экспериментальный факт обнаружения центра с S = 1 не может быть подвергнут сомнению, однако интерпретация результата вызвала ряд