Релаксация электронных возбуждений в кристаллах оксида бериллия

• Автор: Баутин, Константин Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 133 с. : ил.

1. РЕЛАКСАЦИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ВОЗБУЖДЕНИЙ В ИОННЫХ 9 КРИСТАЛЛАХ
1.1 Автолокализация электронных возбуждений в диэлектриках
1.2 Автолокализованные экситоны в модельных ЩГК и 12 широкозонных оксидах
1.3 Структура и свойства ВеО
1.3.1 Кристаллическая структура ВеО, особенности 24 симметрии и химической связи
1.3.2 Электронная энергетическая структура ВеО
1.3.3 Люминесценция и центры окраски в ВеО
1.4 Задачи настоящей работы
2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И 37 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДИК
2.1 Образцы кристаллов оксида бериллия
2.2 Техника эксперимента
2.2.1 С инхротронные исследования
2.2.2.Особенности изучения ориентационных эффектов при 43 использовании синхротронного излучения
2.2.3 Исследования люминесценции и транзитного 45 оптического поглощения ВеО при воздействии электронного пучка
2.3 Обработка экспериментальных результатов
3. РЕЛАКСАЦИЯ СОБСТВЕННЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ 51 ВОЗБУЖДЕНИЙ В КРИСТАЛЛАХ ВеО
3.1 Ветвление релаксации электронных возбуждений
3.2 Модель двух типов аксиальных АЛЭ
3.3 Ориентационные эффекты в миграции электронных 66 возбуждений
Выводы к главе 3
4. МОДЕЛЬ АВТОЛОКАЛИЗОВАННЫХ ЭКСИТОНОВ В ВеО
4.1 Оптические проявления расщепления триплетных состояний 72 АЛЭ
4.2 Комплексная модель автолокализованных экситонов в ВеО
Выводы к главе 4
5. РЕЛАКСИРОВАННЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ В 81 КРИСТАЛЛАХ ВеО С ПРИМЕСЯМИ И ДЕФЕКТАМИ РЕШЕТКИ
5.1 Релаксированные электронные возбуждения в 82 кристаллах ВеО^п
5.1.1 Люминесценция и транзитное оптическое поглощение 82 экситона, локализованного около Хо1*
5.1.2 Транзитное оптическое поглощение 2п -центров
5.1.3 Особенности термостимулированных 89 рекомбинационных процессов в кристаллах ВеО-7п
5.1.4 Модель «околоцинкового» экситона
5.2 Люминесцентно-оптические свойства кристаллов ВеО с 97 анионными вакансиями
5.2.1 Люминесцентные свойства Е-центров
5.2.2 Метастабильное оптическое поглощение возбужденных 102 Е-центров
5.3 Влияние примесей и дефектов решетки на процессы 107 релаксации ЭВ
Выводы к главе 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Актуальность темы. Современное развитие радиационной техники и технологии, ядерной энергетики, нелинейной оптики, твердотельной микроэлектроники связано с решением задач радиационной физики твердого тела, в том числе с исследованием радиационно-стойких оптических материалов. Существующая общемировая тенденция к использованию в вышеперечисленных областях деятельности монокристаллов с пониженной (по отношению к кубической) симметрией кристаллической решетки должна опираться на систему модельных представлений о процессах эволюции электронных возбуждений в таких кристаллах.
Однако на настоящий момент существуют лишь разрозненные данные о динамике электронных возбуждений (ЭВ) в низкосимметричных ионных кристаллах. Поэтому принято считать наиболее перспективным путь тщательного изучения закономерностей эволюции ЭВ в модельных низкосимметричных объектах. Наиболее подходящим для этих целей является оксид бериллия (ВеО), обладающий промежуточной (между хорошо исследованными кубическими ЩГК и многокомпонентными низкосимметричными объектами) гексагональной кристаллической структурой типа вюрцита.
Оксид бериллия характеризуется уникальными физико-химическими свойствами: несвойственная широкозонным оксидам структура
вюрцита, аномально большая величина запрещенной зоны (10,63 эВ) сочетаются с повышенной радиационной, химической и механической стойкостью, высокой теплопроводностью, пьезо- и пироэлектрическими свойствами. С позиций локальной симметрии кислородных узлов кристаллы ВеО занимают промежуточное положение между высоко-(1У^О) и низкосимметричными (А12Оз) бинарными оксидами,

- спектры амплитуд компонентов с определенным временем релаксации: наиболее точно отражают действительность;
- спектры, полученные в виде разности оптической плотности, вычисленной через определенные промежутки времени: показывают отличительные черты быстрых компонентов кинетики затухания, но в некоторой степени зависят от спектров более медленных компонентов;
- спектры самых «длинных» составляющих, определенные через значение оптической плотности после протекания более «быстрых» процессов релаксации: свидетельствуют о вкладе «медленных» компонентов, но не учитывают их сложного характера и особенностей их кинетики.
Характерной особенностью спектров метастабильного оптического поглощения кристаллов ВеО является их неэлементарный характер. Поэтому разложению на гауссовы составляющие были подвергнуты только те спектры, в которых присутствуют явные указания на положение максимума.
Измерение оптической плотности ВеО в ультрафиолетовой спектральной области связано с определенными трудностями, поскольку интенсивная люминесценция при 4.9 эВ искажает кинетику затухания ТОП, и корректно учесть вклад люминесценции не всегда представляется возможным. Именно поэтому спектры «быстрых» компонентов не показаны дальше 3.5 эВ, тогда как спектры «медленных» компонентов можно отследить до 4.5 эВ. С другой стороны, существенно падает чувствительность измерительного тракта при измерениях в инфракрасной области: спектры ТОП обрываются в районе 1.2 эВ (для ВеО этого вполне достаточно).