- •Люминесценция полупроводников
- •Оглавление
- •1. Спектры и3лучения
- •1.1.Формы представления спектров излучения
- •1.2.Методика измерения спектров люминесценции
- •1.3.Порядок выполнения работы и задание
- •2. Спектры возбуждения фотолюминесценции
- •2.1. Механизмы возбуждения люминесценции
- •2.2. Методика измерения спектров возбуждения
- •2.3. Порядок выполнения работы и задание.
- •3. Температурное гашение люминесценции
- •3.1.Температурное гашение рекомбинационной люминесценции на точечных центрах свечения
- •3.2.Температурное гашение люминесценции на донорно-акцепторных парах
- •3.3.Методика эксперимента
- •3.4.Порядок выполнения работы и задание.
- •4. Инфракрасная вспышка люминесценции
- •4.1. Теория ик-вспышки люминесценции.
- •4.2. Методика эксперимента.
- •4.3. Порядок выполнения работы и задание.
- •Литература
3.4.Порядок выполнения работы и задание.
Ознакомиться с измерительной установкой.
Возбуждая кристаллофосфор светом из области собственного поглощения, провести измерения спектра его фотолюминесценции.
Построить спектр люминесценции в координатах I~Е (см. работу 1) и определить положение максимума (hvu) наблюдаемой полосы люминесценции.
Провести измерения температурной зависимости интенсивности излучения в максимуме изучаемой полосы люминесценции.
Представить зависимость I(Т) в координатах и рассчитать энергию активации .
Сравнить полученное значение величины и разности ( ) и сделать вывод о точечной или ассоциативной (донорно-акцепторной) природе центров свечения.
При установлении ассоциативной природы центров свечения, пользуясь уравнением (3.7) и значениями величин Eg рассчитать энергию кулоновского взаимодействия между донорами и акцепторами, а также расстояние R между ними.
Сравнить рассчитанное значение величины R с постоянной кристаллической решетки исследуемого полупроводника.
4. Инфракрасная вспышка люминесценции
Если образец, возбуждаемый светом из области собственного поглощения полупроводника, осветить дополнительно инфракрасным (ИК) светом, то в момент его включения (t0) наблюдается резкий всплеск интенсивности люминесценции. Это явление получило название ИК-вспышки люминесценции.
4.1. Теория ик-вспышки люминесценции.
Величина ИК-вспышки количественно оценивается отношением
, (4.1)
где I0, Iик – интенсивности люминесценции при стационарном возбуждении (t < t0) и в момент включения ИК-света (t = t0). Характерно, что при t >> t0, когда действуют и основная и дополнительная засветки, установившееся значение интенсивности люминесценции оказывается ниже величины I0.
ИК-вспышку объясняют следующим образом. При включении ИК-света происходит освобождение электронов с ловушек. Поскольку в первый момент времени концентрация дырок на центрах свечения не успевает существенно измениться, то интенсивность люминесценции возрастает во столько раз, во сколько раз увеличивается концентрация свободных электронов, то есть
, (4.2)
где n0, nик – концентрации электронов до включения и в момент включения ИК-света. Спустя время, равное времени жизни свободных электронов, изменение интенсивности люминесценции будет определяться уже не ростом концентрации свободных электронов, а уменьшением величины концентрации дырок на центрах свечения (pr). Снижение величины pr происходит из-за уменьшения запаса электронов на ловушках (nt), называемого светосуммой. Согласно условию электронейтральности . Поэтому после ИК-вспышки люминесценции наблюдается релаксация свечения до нового более низкого стационарного уровня.
Для цинксульфидных фосфоров, у которых вероятность повторного захвата неравновесных носителей тока больше вероятности их рекомбинации и в условиях низкого уровня возбуждения можно получит следующее соотношение для величины ИК-вспышки люминесценции:
, (4.3)
где - вероятность высвобождения электронов с ловушек под действием инфракрасного света (P - постоянная величина, - интенсивность инфракрасного света), Wt0 - вероятность теплового высвобождения электронов с ловушек. Величина Wt0 определяется функцией Больцмана:
, (4.4)
где W0-постоянная величина, Et –энергия термической активации ловушек. С учетом (4.4) уравнение (4.3) можно записать в таком виде
. (4.5)
Так как практически не зависит от температуры, то зависимость от 1/T представляется в виде прямой, наклон которой позволяет определить энергию термической активации ловушек. Целью данной работы является определение величины энергии активации ловушек путем исследования осциллограмм ИК-вспышки люминесценции, измеренных при различных температурах кристаллофосфора.