Бекмырза_Диссер_для_рассылки (1)

Таким образом, фотоны с энергией (6-6,2) эВ создают электронные и дырочные центры захватов, которые проявляются в спектрах ТСЛ после прекращения облучения.

На рисунке 4.2 представлен спектр рентгенолюминесценции при 300 К (а) 80 К (б), спектр фосфоресценции после прекращения рентгеновского облучения при 80 К (г) и спектр фотостимулированной люминесценции при 80 К (в) при температуре 80 К кристалла KNaSO4 .

В спектре рентгенолюминесценции, как и в фотолюминесценции, показанного в третьем разделе, появляется широкая полоса в спектральном интервале от 1,8 эВ до 4 эВ с несколькими максимумами. На этом же рисунке (б) представлена фосфоресценция облученного кристалла KNaSO4 после прекращения облучения при 80 К. Видно, что появляется интенсивная широкая полоса с максимумом при 3,65 эВ, менее интенсивные длинноволновые полосы излучения. Появление фосфоресценции после прекращения облучения означает существование в кристалле электронно-дырочных центров захватов. Фосфоресценция проявляется при туннелировании электрона с электронных центров захвата - к дырочным центрам захвата. В результате такой рекомбинации появляется фосфоресценция. На рисунке 4.2 (в) представлен спектр фотостимулированной люминесценции кристалла KNaSO4 при 80 К. Кристалл предварительно облученный рентгеновскими лучами или фотонами дополнительно облучается красным светом при 80 К. При этом, с электронного центра захвата оптическим возбуждением электрон перебрасывается в зону проводимости, затем свободный электрон рекомбинирует с дырочным центром захвата. Наблюдается фотостимулированная люминесценция. Из рисунка 2 (в) видно, что появляется широкий пик ФСЛ, охватывающий тот же спектральный диапазон рентгеноили фотолюминесценции кристалла KNaSO4 при 80 К,

необходимо отметить, что преобладает длинноволновые фотостимуллированные излучения.

На рисунке 4.3 (а) представлен спектр ТСЛ кристалла LiNaSO4 при 80 К. Видно, что появляется пики ТСЛ при 170-180 К и 350 К. Аналогичные пики ТСЛ появляются при облучении фотонами с энергией (5-6) эВ при 80 К (рисунок 4.3 (б)). На основании этих экспериментальных данных установленно, что фотоны с энергией (5-6) эВ могут создавать электронные и дырочные центры захватов.

Из рисунка 4.4 видно, что в облученном кристалле LiNaSO4 появляется коротковолновая полоса рентгенолюминесценции при (3,6-3,65) эВ и широкие полосы излучения при (3,2÷2,2) эВ и (1,9-1,7) эВ. Необходимо отметить, что структура широкой полосы, интенсивность, спектральное положение зависит от температуры облучения.

На рисунке 4.5 представлена рентгенолюминесценция кристалла LiNaSO4 при 80 К. На этом же рисунке (б) представлена фосфоресценция кристалла

LiNaSO4 после прекращения рентгеновского облучения.

71

	5,0	4,5	4,0	3,5	3,0	2,5	2,0	1,5
	2,5	а
	2,0
	1,5
	1,0
	0,5
	0,0
	20	б
.	15
.ед	10
вотн
	5
Интенсивность	0
	0,6	в
	0,4
	0,2
	0,0
	1,0	г
	0,5
	0,0	4,5	4,0	3,5	3,0	2,5	2,0	1,5
	5,0
				Энергия, эВ
а - рентгенолюминесценция при 300 К; б - рентгенолюминесценция при 80
К; в - фотостимулированная люминесценция при 80 К; г - спектр
		фосфоресценции при 80 К

Рисунок 4.2 - Спектры люминесценции кристалла KNaSO4

72

Интенсивность в отн. ед.

500

а

400

300

200

100

0

б

2

0 80 120 160 200 240 280 320 360 400

Температура, К

а- ТСЛ после облучения рентгеновским излучением;

б- ТСЛ после облучения фотонами с энергиями (5-6) эВ

Рисунок 4.3 –ТСЛ кристалла LiNaSO4

73

	6
ед.	4
.			1
в отн
Интенсивность	2		2
	0
	5	4	3	2
			Энергия, эВ
		1 – при температуре 80 К; 2 – при температуре 300 К

Рисунок 4.4 - Рентгенолюминесценция кристалла LiNaSO4

Видно, в обоих случаях появляются как фотолюминесценция, так и наблюдается широкая полоса люминесценции. Экспериментальный результат означает то, что в кристалле генерируются электронно-дырочные центры захватов, которые рекомбинационно распадаются при фосфоресценции.

На рисунке 4.6 представлен спектр рентгенолюминесценции, фосфоресценции и термостимулированной люминесценции облученного

кристалла LiSO4 : H2O . Как и в других кристаллах - появляется широкая полоса с несколькими максимумами. Появление фосфоресценции и фотостимулированной люминесценции означает то, что в этом кристалле генерируются электронно-дырочные центры захвата.

На рисунке 4.7 представлена температурная зависимость рентгенолюминесцении для четырех полос, взятая из диссертационной работы [121]. Все полосы рентгенолюминесцении разгораются при температуре (150-

160) К в облученном кристалле Li2SO4 . В этой же работе [121] показано,что в облученном Li2SO4 в этом температурном интервале имеется пики ТСЛ.

74

	8
		а
	4
в отн. ед.
Интенсивность	0
		б
	1
	0
	5,0	4,5	4,0	3,5	3,0	2,5	2,0	1,5
				Энергия, эВ
		а – Рентгенолюминесцения; б – фосфоресценция

Рисунок 4.5 – Рентгенолюминесцения и фосфоресценция кристалла

LiNaSO4 при 80 К

75

Интенсивность в отн. ед.

а

0,5

0,0

б

20

10

0

в

0,5

0,0

5

4

3

2

Энергия, эВ

а– Спектр рентгено люминесценции; б – спектр фосфоресценции;

в– спектр фотостимулированной люминесценции

Рисунок 4.6 - Спектры люминесценции облученного кристалла LiSO4 : H2O

76

Наши экспериментальные результаты подтверждают результаты авторов [57] разгорания РЛ, что свидетельствует о накоплении электронно-дырочных центров захвата. Делокализация электронов и дырок в этом температурном интервале связана фазовыми переходами (150 -160) К.

На рисунке 4.8 представлена рентгенолюминесценция кристалла LiKSO4 при 80 К. Появляются ассиметричная полоса излучения с максимумом (3,65 – 3,7) эВ. В длинноволновой части этой полосы от 3,65 эВ – до 2,0 эВ обнаруживается несколько подполос излучения. На следующем рисунке 4.8 (б)

представлена фосфоресценция кристалла LiKSO4 при 80 К. Фотостимулированная люминесценция представлена на рисунке 4.8 (в). Фотостимуляция осуществляется через монохроматор с энергией фотонов 2,2 эВ. В этом случае появляется широкая полоса излучения от 4,0 эВ до 2,5 эВ с максимумом при 3,0 эВ. Длинноволновая часть ФСЛ - более интенсивнее, чем коротковолновая полоса при (3,65 – 3,7) эВ.

1 – при 4,5–4,6 эВ; 2 – при 4,1–4,2 эВ; 3 – при 3,65–3,7 эВ; 4 – при 3,0–3,2 эВ

Рисунок 4.7 - Температурная зависимость рентгенолюминесценции кристалла Li2SO4 для четырех полос [121]

77

Интенсивность в отн. ед.

25

20 а

15

10

5

0

0,6 б

0,4

0,2

0,0
100	в
80
60
40
20
0
5,0	4,5	4,0	3,5	3,0	2,5	2,0	1,5	1,0

Энергия, эВ

а – рентгенолюминесцения; б – фосфоресценция; в – фотостимулированная люминесценция

Рисунок 4.8 – Люминесценция кристалла LiKSO4 при 80 К

78

На рисунке 4.9 представлен спектр возбуждения широкополосного излучения кристалла LiKSO4 при 80 К. Из рисунка 4.9 видно, что кроме известных полос возбуждения спектральном интервале 6,0 эВ, 5,5 эВ, 4,75 эВ, и 4,5 эВ появляются длинноволновые спектр возбуждения при 4,0 эВ, 3,8 эВ, 3,25

эВ, 3,5 эВ. По расчетам авторов - ширина запрещенной зоны кристалла LiKSO4 составляет 5,5-6,0 эВ [57]. Можно допустить, что собственные электронные возбуждения могут создаваться энергиями до 4,5 эВ т.е. на хвосте фундаментальной полосы поглощения могут возникать дефектные возбуждения. Появление возбуждения ниже 4,0 эВ, связана с вновь созданными облучением электронно – дырочными центрами захвата.

Интенсивность в отн. ед.

0,8

0,6

0,4

2 1

0,2

3

0,0

6,0

5,5

5,0

4,5

4,0

3,5

3,0

2,5

Энергия, эВ

1 - возбуждение при 2,53 эВ; 2 - возбуждение при 2,66 эВ; 3 - возбуждение при 3 эВ

Рисунок 4.9 - Спектры возбуждения широкополосного излучения кристалла LiKSO4 при температуре 80 К,

79

На рисунке 4.10 представлена температурная зависимость

рентгенолюминесценции кристалла LiKSO4 , взятого из работы [122]. Видно, что все излучения, возникающие в спектральном интервале от 4,0 эВ до 2,0 эВ разгораются при двух температурах (140 – 150) К и (210 – 220) К. Учитывая, что в облученном кристалле LiKSO4 при 80 К появляются пики ТСЛ при температуре (140 – 150) К и (210 – 220) К, то разгорания РЛ связаны с делокализацией электронов и дырок из центров захвата во время фазового перехода. Эти экспериментальные данные подтверждают наши выводы о том,

что в облученном рентгеновским излучением и фотонами кристалле LiKSO4 возникают электронные и дырочные центры захватов.

На рисунке 4.11 представлен спектр рентгенолюминесценции (1), фосфоресценции (2) и фотостимулированной люминесценции (3) облученного

кристалла NaSO4 при 300 К. Таким образом, появление в облученных кристаллах широкой полосы излучения характерна для всех исследуемых сульфатов щелочных металлов.

4.2 Механизмы создания электронно-дырочных центров захвата

В наших исследованиях установлено, что при облучении рентгеновскими лучами фотонами с энергией (7 - 11,5) эВ и (5 - 6,2) эВ создается одни и те же полосы излучения, фосфоресценции, фотостимулированной люминесценции, пики ТСЛ.

Нами исследованы процессы создания дефектов при облучении кристаллов фотонами с энергией (5-6,2) эВ эВ. При этом, создаются низкоэнергетические электронно-дырочные поры и молекулярные экситоны. Для всех кристаллов показано, что при облучении рентгеновскими лучами и фотонами с энергией 6,2 эВ создаются одни те же пики ТСЛ (рисунки 4.1 и 4.3). Экспериментальный факт свидетельствует о том, что создаются одинаковые по энергетическим положениям относительно зоны электронно-дырочные центры захвата.

На рисунке 4.12 показано - из наших работ [121] спектры создания пиков ТСЛ при 140 К и 175 К создаются фотонами с энергиями (9 - 11) эВ. Обнаруживаются эти пики ТСЛ при облучении рентгеновским излучением. Как указывалось в начале раздела дефекты могут создаваться двумя путями по реакции:

SO42−		+ e+ → SO4−			- дырочный центр захвата,	(4.1)
SO2−	+e− → SO3−				- электронный центр захвата,	(4.2)
4		4
2−	*	− +	−	+O	0	(4.3)
SO4		→ SO3νa e
SO3−νa+e−					- устойчивый электронный центр захвата.	(4.4)

80