Фотоэмиссионная активность структурных дефектов в SiO2 и силикатных стеклах

• Автор: Бирюков, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 198 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ

ГЛАВА 1. ФОТОСТИМУЛИРОВАННАЯ ЭМИССИЯ ЭЛЕКТРОНОВ И СТРУКТУРНЫЕ ДЕФЕКТЫ В НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ ШИРОКОЩЕЛЕВЫХ ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
1.1. Фотоэлектронная эмиссия
1.1.1. Стационарная фотоэмиссия
1.1.2. Фотостимулированная электронная эмиссия диэлектриков
1.1.3. Механизмы ФСЭЭ
1.1.4. Приложения метода ФСЭЭ
1.2. Энергетический спектр электронных состояний неупорядоченных диэлектриков
1.2.1. Зонная модель неупорядоченных структур
1.2.2. Эффекты разупорядочения в ФСЭЭ
1.2.2. Дефектные состояния в неупорядоченных матрицах
1.3. Элементарные и агрегатные дефекты чистого кремнезема
1.3.1. Общее описание дефектов
1.3.2. Е'-центры
1.3.3. Центры немостикового кислорода
1.3.4. Диамагнитные кислорододефицитные центры
1.4. Собственные дефекты в бинарных стеклах
1.4.1. Ц-центры
1.4.2. Континуальные дефекты
1.4.3. Модифицированные Е'-центры
1.5. Постановка цели и задач исследования
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования

2.2. Экспериментальный комплекс для исследования фотоэмиссионных свойств материалов
2.2.1. Регистрация электронной эмиссии
2.2.2. Устройства возбуждения и стимуляции
2.2.3. Основные погрешности при регистрации ФСЭЭ
2.3. Методика обработки спектральных зависимостей ФСЭЭ
2.3.1. Традиционные методы обработки спектров
2.3.2. Нормирование спектров ФСЭЭ
2.3.3. Спектральные зависимости ФСЭЭ наведенных центров
2.4. Дополнительные методы исследования
2.4.1. Оптическое поглощение
2.4.2. Фотолюминесценция
2.4.3. Определение лучевой прочности
2.4.4. Измерение микротвердости
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. ФОТОЭМИССИОННЫЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ, ОБЛУЧЕННЫХ БЫСТРЫМИ ЭЛЕКТРОНАМИ
3.1. Спектры фотостимулированной эмиссии и оптического поглощения
3.1.1. а-кварц
3.1.2. Кварцевое стекло КВ
3.1.3. Стекло К
3.2. Дозовые зависимости ОП и ФСЭЭ
3.2.1. Кварцевое стекло КВ
3.2.2. а-кварц
3.2.3. Стекло К
3.3. Спектроскопические свойства центров ФСЭЭ и ОП

предполагается, что у этой системы имеется еще один терм, с участием которого и происходит интеркомбинационная конверсия.
Согласно результатам квантово-химических расчетов [81], выполненных ДЛЯ 812°-центров, триплетный терм То пересекается с термом Б] вблизи минимума его энергии (см. рис. 1.4). В результате поглощения кванта света (5 эВ) центр переходит в синглетно-возбужденное состояние 8] (сила осциллятора /= 0.2 - 0.3 [83]) и при последующей синглет-триплетной конверсии система оказывается в состоянии Т2. Минимуму энергии терма Т2 для 8x2° отвечает линейная геометрия молекулы. В области ZOSiO ж 180° происходит пересечение (или сближение) двух триплетных термов (Т2 и Т)). В результате перехода Т2—»Т) система попадает в состояние Ть из которого далее и происходит люминесцентный переход (см. рис. 1.4).
Для дефекта, содержащего двух ко орд и 11 про пах ш ы й атом, включенного в структуру кварцевого стекла, релаксация, сопровождающая переходом в линейную или близкую к ней конфигурацию, может быть затруднена или даже оказаться невозможной из-за геометрических ограничений. Такая ситуация схематически изображена на рис. 1.4. штрих-пунктирной линией. В этом случае непосредственное пересечение (касание) термов Т2 и Т1 не происходит, а конверсия Т2->Т] осуществляется либо безызлучательным, либо излучательным способом.
Таким образом, анализ показывает, что обе обсуждаемые модели КДЦ вполне согласуются с оптическими и люминесцентными свойствами указанных дефектов. Вместе с тем, следует отметить, что основная полоса поглощения двухкоординированных атомов связана с внутрицентровыми переходами между его несвязывающими орбиталями. Это не приводит ни к существенной перестройке дефекта, ни к его фотоионизации или перезарядке. Следовательно, если двухкоординированные атомы все-таки представляют собой КДЦ, то это те из них, которые не обесцвечиваются УФ излучением в основной полосе поглощения 5 эВ.
Необходимо также отметить, что фоточувствительные диамагнитные КДЦ с большой вероятностью должны принимать участие в ФСЭЭ, например, по схеме (1.10). В литературе отсутствуют данные об эмиссионной активности В2-центров, что делает изучение этого вопроса особенно актуальным.