Исследование взаимодействия дефектов в ионных кристаллах при внутрицентровом возбуждении

• Автор: Мальчукова, Евгения Валерьевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 132 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Центры свечения и фотолюминесценция МеР2-Се3+ (Ме=Са,

Бг, Ва)

1.1.1. Примесные центры [ЧЕ3+

в щелочноземельных фторидах

1.1.2. Люминесценция и формирование центров свечения в

кристаллах МеР2-Се3+ (Ме=Са, Эг, Ва) под действием ионизирующего

излучения

1.2. Фотопроводимость в ионных кристаллах

1.2.1. Фотопроводимость номинально чистых кристаллов
1.2.2. Внутренний фотоэффект в ЩГК
при возбуждении примеси
1.2.3. Квантовый выход фотопроводимости
Глава 2. Характеристика объектов
и методов исследования
2.1. Объекты исследования
2.2. Экспериментальная техника
2.3. Методика исследования
Глава 3. Фотоионизация и захват электронов
в ионных кристаллах
3.1. Внутрицентровое возбуждение и фотоэлектрические явления в кристаллах КВг-1п+ и КС1-УЬ2+
3.2. Термостимулированная проводимость КС1-УЬ2+
3.3. Спектральная зависимость относительного квантового выхода фотопроводимости
3.4. Фотопроводимость в СаР2-Еи2+, СаР2-Се3*
Заключение
Глава 4. Фотолюминесценция цериевых центров в щелочноземельных фторидах
3.1. Спектры трехвалентных ионов церия
в щелочноземельных фторидах
3.2. Длинноволновое излучение МеР2-Се3+
3.3. Кинетика затухания люминесценции СаР2-Се3+
3.4. Фотоперенос электрона в СаР2-Се3+
Заключение
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Поскольку исследования по физике твердого тела имеют огромное прикладное значение для развития техники, а также направлены на решение ряда фундаментальных проблем, изучение ионных кристаллов представляет большой теоретический интерес и находит важные применения [79,80]. Это связано, в первую очередь, с тем, что ионные кристаллы — лучшие из известных сцинтилляционных материалов-детекторов ядерных излучений. На ионных кристаллах созданы оптические квантовые генераторы, а тонкие слои ионных кристаллов играют важную роль в электронике. Но, однако, огромный интерес к физике ионных кристаллов обусловлен в значительной мере и другой причиной. Она заключается в том, что ионные кристаллы представляют собой класс твердых тел с экстремальными физическими свойствами, обусловленными ионным характером связей между кристаллообразующими частицами. Особое положение среди ионных кристаллов занимают монокристаллы щелочногалоидных соединений. Так как щелочногалоидные кристаллы прозрачны в широкой области спектра и имеют простую кристаллическую решетку, они уже долгое время служат удобными модельными объектами при изучении сложных физических процессов, происходящих в телах под действием радиации. Исследование закономерностей различных явлений в ионных кристаллах успешно переносится на системы более сложной структуры.
Широкое практическое применение ионных кристаллов стимулирует исследования малоизученных и поиск новых кристаллофосфоров с целью получения новых эффективных люминофоров, счетчиков, дозиметров и т. д. Развитие лазерной техники и актуальность проблемы «оптической памяти» усиливает интерес к ионным кристаллам как к возможным рабочим средам.
Использование ионных кристаллов в люминесцентных приборах основано на регистрации излучения возбужденных примесных центров. Поэтому для успешного решения представленных задач необходима точная информация о детальной микроструктуре тел с различным типом связей; о моделях примесных центров свечения и природе центров захвата, участвующих в рекомбинационных процессах; о механизмах фотоэлектрических и оптических явлений, возникающих при возбуждении кристаллов.

Малая глубина проникновения фотонов в кристалл и малые подвижности электронов в ионных кристаллах затрудняют обнаружение фотоэлектрических проявлений реакций диссоциации экситонов на дефектах решетки. Внешний фотоэффект при создании светом возбуждений типа экситонов наблюдается в том случае, если ионные кристаллы предварительно окрашены [95-97]. Экситоны ионизуют Р-центры, и кристалл эмитирует быстрые электроны.
При оптических переходах зона-зона генерируются электронно-дырочные пары, и несомненно возникает фотопроводимость. Из-за малой глубины проникновения фотонов в кристалл в этом случае наблюдение фотопроводимости представляет определенные трудности, которые, однако, были преодолены в работах [97, 98]. Фотопроводимость, в основном, обусловлена перемещением электронов, так как в ионных кристаллах подвижность дырок, по крайней мере, на порядок меньше, чем подвижность электронов [99, 100].
В области энергии порядка минимальной ширины зоны запрещенных энергий Ед (по существующим теориям [101-103], Едв ЩГК соответствует направлению [111]; величины Ед для хлоридов, бромидов и йодидов соответствуют 8,5; 7,8 и 6,1 эВ), где фотоны начинают генерировать электронно-дырочные лары, внешний фотоэлектрический эффект имеет исчезающе малую величину. При увеличении энергии фотонов выход электронной эмиссии быстро возрастает и при Ьо>Ед+х достигает очень большой величины (нескольких десятых) [82]. Фотоны генерируют быстрые электроны, которые легко покидают кристалл, так как их энергия превышает энергию сродства электрона к кристаллу % (оказалось, что при переходе от хлоридов к бромидам и, далее, к йодидам величина % значительно возрастает: от 0,1 до 1,5 эВ).
В работах [87, 88 104-107] были исследованы различные механизмы электронной эмиссии с ионных кристаллов. Для понимания этого явления очень многое дало исследование спектров фотостимуляции электронной эмиссии с предварительно окрашенных кристаллов. Оказалось, что вид спектра сильно зависит от условий предварительного окрашивания. Если под действием ультрафиолетовой радиации или медленных электронов центры окраски создаются в очень тонком приповерхностном слое кристалла, то спектр фотостимуляции эмиссии с Р-центров не воспроизводит контур Р-полосы поглощения, и выход