Оптические и люминесцентные свойства оксидных стекол и кристаллов с различным типом атомного разупорядочения

• Автор: Вайнштейн, Илья Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 386 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. «КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ» И «СТЕКЛООБРАЗНОЕ»

ПРАВИЛО УРБАХА. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Общие положения

1.2 Реализация разных вариантов правила Урбаха в неупорядоченных материалах

1.2.1 Влияние температуры на собственный край поглощения в щелочно-силикатном стекле

1.2.2 УФ-край фундаментального поглощения в оксидных

стеклах. Сравнение с соответствующими кристаллами

1.2.3 Правило Урбаха в процессах фотостимулированной

' эмиссии электронов в силикатных стеклах
1.2.4 Край оптического поглощения в гидрогенизированном кремнии
1.3 Известные модели урбаховского края в твердых телах
1.3.1 ПУ в кристаллах
1.3.2 ПУ в некристаллических твердых телах
1.4 Природа и роль атомного беспорядка при интерпретации ПУ

1.5 Формулировка цели и постановка задач диссертационных исследований
ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ С РАЗНЫМ ТИПОМ ДОМИНИРУЮЩЕГО АТОМНОГО РАЗУПОРЯДОЧЕНИЯ
2.1 Выбор инструментов исследования и изучаемых объектов
2.2 Объекты исследования и подготовка образцов
2.2.1 Исследуемые стеклообразные системы
2.2.1.1 Бинарные стекла РЬО-БЮ2
2.2.1.2 Тройные стекла ИагО-РЬО-БіОг
2.2.1.3 Поликомпонентные промышленные стекла класса ТФ
2.2.1.4 Общая характеристика стеклообразных образцов
2.2.2 Исследуемые кристаллы
2.2.2.1 Нейтрон-облученные кристаллы берилла
2.2.2.2 Анионно-дефектные монокристаллы а-А120з
2.2.2.3 Кристаллы М§0 с собственными и примесными
дефектами
2.2.2.4 Общая характеристика кристаллических образцов
2.3 Автоматизированная система научных исследований
процессов люминесценции в твердых телах
2.3.1 Аппаратурный измерительный комплекс

2.3.2 Программная система «ТОБГ.» для моделирования механизмов термо- и фотостимулированной люминесценции в диэлектриках
2.4 Использованные экспериментальные методики
2.4.1 Спектры оптического поглощения
2.4.2 Фотолюминесценция и спектры возбуждения ФЛ
2.4.3 Различные режимы регистрации термолюминесценции
2.4.4 Возбуждение фотоконверсии Р-=> Р4-центров в кристаллах а-АЬОз
2.5 Использованные расчетные методы
2.5.1 Рекурсивный метод для расчета частот локализованных колебаний
2.5.2 Метод Монте-Карло при моделировании процессов транспорта электронов
2.5.3 Оптимизационная процедура на основе генетического алгоритма
2.6 Научное сотрудничество на разных этапах диссертационных исследований
2.7 Детальная схема диссертационных исследований
2.8 Выводы по Главе

фотостимулированной экзоэлектронной эмиссии (ФСЭЭ) в оксидных стеклах [2, 4, 29, 30]. Были исследованы модельные стекла состава
22К20-ЗСа0-758і02 (Б. = 1л, N3, К), величина энергетической щели в которых варьируется в зависимости от типа щелочного катиона. В работах [4, 30] было показано, что, по аналогии со спектрами ОП в области фундаментального края, кривые ФСЭЭ с поверхности исходных и рентген-облученных стекол могут быть описаны эмпирической зависимостью экспоненциального вида:
1(Ьу,Т)
ґ Ъу Т л

Г»ЭИ грэ
*0 )
(1.5)
где 10 - константа, а параметры в показателе экспоненты являются эмиссионными аналогами величин, входящих в «стеклообразное» ПУ (1.3) для оптического поглощения.
При этом параметры крутизны спектральной кривой ФСЭЭ почти в два раза превышают соответствующие оптические величины. Указанное различие авторы в [4, 30] связывали с рядом возможных причин. В первую очередь, это более высокая чувствительность фотоэмиссионного метода к степени структурной неупорядоченности в приповерхностных слоях стекол. С другой стороны, ФСЭЭ является многостадийным процессом и наряду с фототермоактивацией центров, включает дальнейшую стадию транспорта освобожденного носителя заряда и преодоление им энергетического барьера при выходе в вакуум.
К интересным результатам привело исследование спектров ФСЭЭ в свинцово-силикатном стекле. На рис. 1.8 показаны температурные зависимости спектров ОП и ФСЭЭ, полученные для стекла 30РЬО-708Ю2. В этом случае, в отличие от щелочно-силикатных стекол, оптические и эмиссионные спектры подчиняются различным вариантам правила Урбаха - «стеклообразному» и «кристаллическому», соответственно. Наблюдаемую особенность авторы в [30] интерпретировали участием в процессах фотоэмиссии харак-