Электронные возбуждения, люминесценция и радиационные дефекты в кристаллах двойных галогенидов щелочного металла-свинца APb2X5(A=K, Rb; X=Cl, Br)

• Автор: Смирнов, Андрей Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 199 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АЛД - автолокализованная дырка

АЛЭ - автолокализованный экситон

АЛЭл - автолокализованный электрон

ВЗ - валентная зона

ВУФ - вакуумный ультрафиолет

ДАЛЭ - двухгалоидный автолокализованный экситон

ик - инфракрасный

икл - импульсная катодолюминесценция

коп - короткоживущее оптическое поглощение

ОАЛЭ - одногалоидный автолокализованный экситон

РЗЭ - редкоземельный элемент
тел - термостимулированная люминесценция
УФ - ультрафиолетовый
ФЛ - фотолюминесценция
ФЭУ - фотоэлектронный умножитель
щгк - щелочногалоидный кристалл
эв - электронные возбуждения
ЭПР - электронный парамагнитный резонанс
FWHM - Full Width Half Maximum (полная ширина на полувысоте)
КРВ - КРЬ2Вг5
КРС - КРЬ2С15
RPB - RbPb2Br5
RPC - RbPb2Cl5

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. ЭЛЕКТРОННЫЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ И ПРОЦЕССЫ АВТОЛОКАЛИЗАЦИИ В ГАЛОГЕНИДАХ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ И СВИНЦА. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1. Релаксация низкоэнергетических электронных возбуждений в
галогенидах калия и рубидия
1.2. Релаксация низкоэнергетических электронных возбуждений в
галогенидах свинца
1.3. Кристаллическая структура и основные физические свойства
кристаллов АРЬ2Х5
1.4. Фотолюминесценция кристаллов КРЬ2С15 и КЬРЬ2С15
1.5. Общие вопросы спектроскопии ионов редкоземельных элементов
1.5.1. Взаимодействия примесного иона с кристаллической решеткой
1.5.2. Правила формирования энергетических уровней 4Г,-конфигурации свободного редкоземельного иона. Основное состояние ионов. Эффект Штарка
1.5.3. Внутриконфигурационные 41?п <-> 4П переходы. Правила отбора для 4? <-*4Г переходов
1.5.4. Правила формирования энергетических уровней смешанной 4Тп5с1-конфигурации иона редкоземельного элемента в схеме сильного кубического поля
1.5.5. Простейшая с!'-конфигурация в кубическом иоле. Смешанные 4Г"5с1-конфигурации
1.5.6. Спектроскопия 4£п'!5<3 конфигурации. Межконфигурационные
41п <-» 4Еп_15с1 переходы
1.6. Люминесцентная спектроскопия кристаллов КРЬ2С15 и КЬРЬ2С15, легированных редкоземельными ионами
1.7. Выводы по главе
2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Объекты исследования
2.2. Техника эксперимента
2.2.1. Станция время-разрешенной люминесцентной ВУФ спектроскопии ЗиГЕЛЕиМ!
2.2.2. Установка импульсной оптической спектроскопии «Импульс-1»
2.2.3. Установка по измерению низкотемпературных спектров поглощения
2.2.4. Установка по исследованию фотолюминесценции
2.2.5. Установка по исследованию рентгенолюминесценции и термостимулированной люминесценции
2.2.6. Реализация расчета спектров оптических функций с помощью интегральных соотношений Крамерса-Кронига
3. ЭКСИТОННЫЕ СОСТОЯНИЯ И ПРОЦЕССЫ АВТОЛОКАЛИЗЦИИ ЭЛЕКТРОННЫХ ВОЗБУЖДЕНИЙ В КРИСТАЛЛАХ АРЬ2Х5
3.1. ВУФ-спектроскопия экситонных состояний
3.1.1. Спектры оптического поглощения
3.1.2. Спектры отражения, ширина запрещенной зоны и экситонные состояния
3.2. Излучательный распад низкоэнергетических электронных возбуждений в кристаллической системе АРЬ2Х5
3.2.1. Кристаллы КЬРЬ2С15
3.2.2. Кристаллы КРЬ2С15
3.2.3. Кристалл КРЬ2Вг5
3.2.4. Кристаллы ЯЬРЬ2Вг5
3.3. Расчет спектров оптических функций АРЬ2Вг5 по спектрам отражения методом Крамерса-Кронига
3.3.1. Расчеты оптических функций по спектрам отражения при помощи интегральных соотношений Крамерса-Кронига
3.3.2. Показатели преломления и поглощения, коэффициент поглощения
3.3.3. Диэлектрические постоянные
3.3.4. Плазмоны и эффективное число валентных электронов
3.3.5. Анализ оптических функций
3.4. Особенности релаксации электронных возбуждений в АРЬ2Х5
3.4.1. Экситонные состояния в области длинноволнового края фундаментального поглощения
3.4.2. Одноузельные катионные экситоны
3.4.3. Автолокализованные электроны и автолокализованые дырки
3.5. Выводы по главе
4. ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЕ РЕКОМБИНАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В КРИСТАЛЛАХ АРЬ2Х5
4.1. Кинетика неравновесных процессов в кристаллах АРЬ2С15 при возбуждении электронным пучком
4.1.1. Короткоживущее оптическое поглощение

результате примешивания к основной конфигурации состояний противоположной четности.
Слабое взаимодействие электронов 4/оболочки с кристаллическим полем и, соответственно, слабое электрон-фононное взаимодействие приводит к тому, что оптические и люминесцентные спектры, характеризующие переходы между различными состояниями основной 4/"-конфигурации, имеют линейчатую структуру (диаграмма Дике).
1.5.4. Правша формирования энергетических уровней смешанной 4ф“5с1-конфигурации иона редкоземельного элемента в схеме сильного кубического поля
Возбужденная смешанная 4/"'15 <:/- ко н ф игу р а ц ия в кубическом кристаллическом поле образуется в результате межконфигурационного электронного перехода из основного состояния 4/" конфигурации в пустую 5с/ оболочку редкоземельного иона. В смешанной 4/"’15с/-конфигурации облако 54-электрона является внешним, поэтому кристаллическое окружение оказывает на него сильное влияние, при этом электростатическое взаимодействие с1-электрона с кристаллическим полем по порядку величины составляет 104 см'1.
1.5.5. Простейшая с!1 -конфигурация в кубическом поле. Смешанные 4/*5д.-конфигурации
Для установления необходимых базисных определений удобно рассмотреть модельный ион с с11 -конфигурацией. Ввиду того, что для единственного с/-электрона Кее = 0, квантово-механическая задача одинаково решается с рассмотрением схемы сильного или среднего кристаллического поля.
Простейшая одноэлектронная конфигурация с/1 имеет единственный терм 2£>. Терм 2Г> расхцепляегся кубическим полем на два терма (субконфигурации) 2В = 27’2 + 2Е. Эти термы соответствуют двум подоболочкам Подоболочка ег образует собой вырожденную пару так называемых е-орбиталей с1?, и ду! у,, а
подоболочка /2г — триаду ь-орбиталей с!ХУ, с!г/ и с1Т/, что, в свою очередь,