3 Собственная люминесценция сульфатов щелочных металлов

Собственное излучение сульфатов щелочных металлов исследовалась в ранних работах авторов [2], которыми была измерена рентгенолюминесценция

кристалла

К₂ SO₄

при 4,2 К. Приэтом, обнаруженаширокая полоса с

несколькими максимумами при 3,8, 3,1, 2,6 и 2,3 эВ. Измерение температурной зависимости показало, что коротковолновая полоса 3,8 эВ экспоненциально тушиться от 40 К до 150 К , а длинноволновая полоса при 50 К – разгорается и далее экспоненциально тушиться совместно с коротковолновой полосой. В

наших предыдущих работах [119] исследован тот же кристалл

К₂ SO₄

при 80 К.

Обнаружены аналогичные полосы излучения. Изучение температурнойзависимости показало, что коротковолновая полоса (3,7-3,8) эВ экспоненциально тушиться от 200 К до 250 К, а длинноволновые полосы излучения разгораются при (180-200) К и далее тушиться как коротковолновая. Нами предложено [119], что разгорание излучения объясняется с делокализацией электронов или дырок от наведенных электронно-дырочных центров захвата. Измерение спектров возбуждения рекомбинационной

люминесценций при (3,8-3,9) эВ в кристалле

К₂SO₄

показало, что эта полоса

возбуждается при 9,2 и 11 эВ. Измеренные нами в работе [119] – спектры

создания основных пиков ТСЛ 220, 280, 350 К облученного кристалла

К₂SO₄

показали, что ширина запрещенной зоны составляет E_g=9,1 эВ. Зонные расчеты проведенные авторами работы [54] показали, что верхняя часть валентной зоны образована из р-орбиталей кислорода. Верхняя часть зоны проводимости состоит из s–орбиталей катиона щелочного металла, а нижняя часть зоны проводимости образована из незаполненных р-состояний кислорода. В соответствий с нашими предыдущими работами [50] предполагалось, что излучение при 3,8 эВ связана с рекомбинацией s-свободных электроннов с автолокализованными дырками. Измеренные авторами работы [2] и наши данные [50] по измерению спектров возбуждения длинноволновой полосы в

К₂SO₄

показали, что эти полосы возбуждаются от 5,5 – до 7,4 эВ. При этом, в

спектральной области (5,5-7,4) эВ возбуждаются анионные комплексы

SO^{2}и

4

создаются молекулярные экситоны и низкоэнергетические электронно- дырочные пары.

Ранее, нами и другими авторами [2] изучались собственное излучение в

кристаллах

К₂ SO₄ . и

Na₂SO₄

при возбуждении рентгеновским, синхротронным и

ультрафиолетовым излучением с энергией (9-11 эВ) в широком температурном интервале.

На основе проведенных расчетов и экспериментальных результатов были выявлены:

• электронная структура кристалла

К₂ SO₄ , состоящая из валентной зоны

(верхняя часть из р-орбиталей кислорода) и зоны проводимости (состоит из s-

состояния катиона и p-свободных состояний кислорода);

• собственная люминесценция, возникающая при рекомбинации s-

электронов с автолокализованными дырками. Излучения (3.7-3.9) эВ возбуждается при (9-11) эВ где создаются свободные s-электроны и дырки;

• длинноволновая собственная люминесценция возбуждается высокоэнергетическими (9-11) эВ электронно-дырочными парами, а также эффективно возбуждаются низкоэнергетическими электронно-дырочными парами и молекулярными экситонами (5,5-7,5) эВ;

• при возбуждении рентгеновским, синхротронным и ультрафиолетовым излучением (9-11) эВ создаются одни и те же излучения и центры захвата.