3 Чорній, С Качан, Г Щур - Рентгеноіндукований розпад f2 vuehtpib у кристалах srcl2-me+ - страница 1

Страницы:
1 

ВІСНИКЛЬВІВ. УН-ТУ

Серія фізична. 1999. Вип.32. С.33-37

УДК 535.343.2

PACS numbers: 78.90.+t

VISNYKOFLVIVUNIV. Ser.Physic. 1999. №.32. P.33-37

РЕНТГЕНОІНДУКОВАНИЙ РОЗПАД (F2 VUEHTPIB У КРИСТАЛАХ SrCl2-Me+

 

3. Чорній, С. Качан1, Г. Щур, А. Крочук2, М. Говор2, В. Салапак

 

Український державний лісотехнічний університет, кафедра фізики 'ДУ "Львівська політехніка", кафедра техногенно-екологічної безпеки Львівський національний університет, кафедра експериментальної фізики

Досліджено рентгеноіндуковане (Fe2+)—»FA перетворення забарвле­них центрів в кристалах SrCl2 - Me+(Me+=Li+, Na+, К+, Rb+). Встановлено, що перетворення трапляються внаслідок термодисоціації аніонних вака­нсій, які є компонентами (F2+) - центрів, коли вони в збудженому стані. Фотозбудження (F2+)a - центрів рентгенівським опроміненням відбува­ється через самореадсорбцію (Р2+)А-центрів.

Ключові слова: кристали, термодисоціація, фотозбудження.

Кристали хлористого стронцію мають структуру флюориту. Структура елект­ронних центрів забарвлення, які генерує в даних кристалах радіація, залежить від температури опромінення зразка [1,2]. Якщо кристал опромінювати при низьких температурах (Т< 120 К), коли іонні процеси заморожені, в ньому генеруються FA-центри. Якщо кристал опромінювати при Т> 140 К, то наявні в кристалі аніонні вакансії стають рухливими. Як наслідок просторового іонного переносу при опро­міненні кристала виникають (^^-центри. Моделі даних центрів наведені на рис. 1. /^-центр (рис. 1, а) утворюється внаслідок захоплення зонного електрона домішково-вакансійним диполем (ДВД) [2-4]:

Ме+К„+ + є" -> Ме+ С = FA. (1)

Такі (/^л-центри (рис. 16) можуть утворюватися в кристалі двома шляхами: внаслідок захоплення рухливої аніонної вакансії /^-центром або при локалізації мобільного /-"-центра біля ДВД [2-5]:

Ме+С + V; -> Ме+(2- О" ^ (Fi)a> (2) Ме+К„+ + С -> Ме+(2- У„У я (F2\. (3)

Для перебігу реакцій (2) і (3) необхідна термічна енергія активації. В криста­лах SrCl2-Me+ ці реакції відбуваються при Т> 130 К і завершуються повним FA-знебарвленням (FA ——> М/ -перетворення). Зворотні МА -> FA -перетворення центрів забарвлення можна виконати при оптичній підсвітці кристала (при Т< 120 К) в області високоенергетичних (F2+)A-CMyr поглинання [3]. Знебарвлення (F^-спектра є наслідком термодисоціації (/^^-центрів:

Ме+(2-Уа+У + hv-> Me+Va+ + V* + е~ -> Me+Va° + Va\ (4)

У результаті перебігу реакції (4) в кристалі генеруються /•",<( 1)[юо]-центри (F^-центр, у другій координаційній сфері якого в напрямі [100] відносно F-центра

 

 

© Чорній 3., Качан С, Щур Г., Крочук А., Говор М., Салапак В., 1999розташована аніонна вакансія) [3]. В кристалах SrCl2-Me+ спектри поглинання FA- і ^(1)[іоо]-Центрів практично збігаються.

Зазначимо,що (F2+)^ -> F^-перетворення відбуваються в кристалах SrCl2-Me+ не тільки внаслідок оптичної підсвітки, й під дією рентгенівської радіації. Меха­нізм цього процесу і є предметом розгляду цієї праці.


Методика вирощування кристалів та вимірювання спектрів наведеного по­глинання та рентгенолюмінесценції описані в працях [3-6].

На рис. 2 (крива 1) зображено спектр наведеного поглинання кристалів SrCl2-Rb+, опромінених при 80 К. Ультрафіолетова смуга з максимумом у області 390 нм є суперпозицією поглинання УА- і Икр-центрів, а дублетна смуга з макси­мумом у області 600 нм є ^-смугою поглинання [3].

Якщо кристал повторно опромінити при Т= 160 К, то в спектрі наведеного поглинання відбуваються суттєві зміни. Оптична густина у смузі 600 нм зменшу­ється майже удвічі. Виникають триплетні смуги поглинання з максимумами при 444, 535 і 780 нм - так звані МАІ+-, МА2+; М^-смуги, які зумовлені внутрішньоце-нтровими переходами в (Р2+)А-центрах (крива 2).

Додаткове опромінення рентгенівськими променями кристала, що має МА+-смуги поглинання, супроводжується їх знебарвленням і ростом оптичної густини в області F^-смуг поглинання (крива 3). Висвітлювальну дію рентгенівських проме­нів, пов'язують з рекомбінаційними процесами. Враховуючи той факт, що (F2+)^-центри електронейтральні стосовно ґратки, рекомбінація на них мобільних дірок малоймовірна. Дірки ефективно рекомбінують з F^-центрами, які володіють ефек­тивним негативним електричним зарядом, з випромінюванням світла в області 440-470 нм (аналог а-люмінесценції в лужногалоїдних кристалах):

Ме+ Va° + е -> Ме+ K0+eV -> Ме+ V* + hv. (5)

На рис. З (крива 1) показано спектр рентгенолюмінесценції кристала SrCl2-Rb+ при 80 К. Він є суперпозицією свічення локалізованих екситонів (смуга в області 395 нм) і а-люмінесценції (смуга 450 нм). Якщо кристал попередньо опро­мінити при Т> 140 К, то в спектрі рентгенолюмінесценції відбуваються суттєві зміни: вихід люмінесценції зменшується майже на порядок, свічення локалізова-

РЕНТГЕНОШДУКОВАННЙ РОЗПАД (F2+)A-UEHTPIB...


35них екситонів відсутнє, а спектр а-люмінесценції через реабсорбцію F2+-ueHTpie деформується, що зумовлює виникнення перегину в області 444 нм і максимуму в області 535 нм (крива 2). Оскільки рентгенівські промені висвітлюють F2+-ueHrpH, то в процесі опромінення їх концентрація, а, відповідно, і самореабсорбція змен­шується, що супроводжується збільшенням виходу люмінесценції (крива 3), а при довготривалому опроміненні - його відновленням. Отже, висвітлювальна дія рент­генівських променів зумовлена самореабсорбцією кристала, тобто (F2+)/1-знебарвлення кристала протікає за тією ж схемою (реакція 4), що і при оптичній підсвітці забарвленого кристала.


стала при 140 К

 

Аналогічно відбувається (Г2+),4-знебарвлення в кристалах SrCl2-Me+-Eu2+ (рис. 4, криві 1 - 4). Відмінність знебарвлення даних кристалів від SrCl2-Me+ поля­гає в механізмі електронно-діркової рекомбінації. Європій створює глибокі пастки для дірок. Унаслідок цього в кристалах, активованих європієм, домінує верхній (електронний) механізм рекомбінації. В спектрі рентгенолюмінесценції проявля­ється лише активаторне свічення (крива 5).

Висвітлювальна дія рентгенівських променів відбувається внаслідок самореа-бсорбції, що виникає через перекриття спектра випромінювання європію (смуга 408 нм) і А/лз+-смуги поглинання (А, = 444 нм).

З урахуванням наведених результатів, специфіка (F^-знебарвлення криста­ла при повторному опроміненні є такою. При рентгенівському опроміненні крис­талів генеруються як F^-центри (реакція 1), так і (/"^-центри (реакція 2). Томупри повторному опроміненні на стадії насичення і сумарна концентрація F^(0)- і /^(І)-центрів майже вдвічі перевищує концентрацію /^(О)-центрів, які утворюва­лися при першому опроміненні. Відповідне співвідношення спостерігається для оптичних густин цих центрів (рис. 2 і 4), тобто відбулося (F2+)a -> Pa-перетворення, ініційоване рентгенівською радіацією.


 

 

Рис. 4. Спектр наведеного по­глинання кристала SrCl2-K+-Eu2+:

7 - опроміненого при 77 К;

2 - попередньо опроміненого при 140 К;

3 - після 20 хв. опромінення при 77 К попередньо опроміненого зразка при 140 К;

4 - те ж після 45 хв опромінен­ня.

5 - активаторне свічення.

1.      Hayes W., Stoneham A.M. Crystals with fluorite structure. Oxford: Clarendon Press, 1974. 448 p.

2.      Архангельская B.A. Люминесценция, термо- и фотохимия возмущенных центров окраски в кристаллах типа флюорита со щелочными примесями // Изв. АН СССР, сер.физ. 1982. Т.46. №2. С.295-299.

3.      Чорний З.П., ЩурГ.А., Качан СИ. и др. Ионные термотоки в радиационно окрашеных кристаллах CaF2 // Изв. вузов. Сер. физ. 1988. №6. С. 116-117.

4.      Чорний З.П., ПанасюкМ.Р., Крочук А.С. и др. Влияние фотохимической окраски на термостимулированные токи деполяризации в кристаллах SrCl2-K // Укр. физ. журн. 1982. Т.27. №8. С.1219-1223.

5.      Чорний З.П., ЩурГ.А., Кобринович М.С. и др. Исследование эфективности захвата электронов примесно-вакансионными диполями в кристаллах SrCl2-K //Физ. электроника. 1985. Вып.31. С.108-111.

6.      Krochuk A.S., Onufriv O.R., Chorny Z.P. Characteristic properties of the Radiation Colouring Mechanism in MFX Compounds (Me=Sr, Ba; X=C1, Br) // Phys. Stat. Sol. (b). 1989. Vol.154. N1. P.9-12.

РЕНТГЕНОШДУКОВАНИЙ РОЗПАД (F2+)A-UEHTPIB..


37

X-RAY INDUCED DESTRUCTION OF (F2VCENTRES IN SrCl2-Me+

CRYSTALS

 

Z. Chorny, S. Kachan, G. Shchur, A. Krochuk, M. Govor, V. Salapak

' Ukrainian State Wood-Technique University, Str. 2State University "Lviv'ska Polytechnika", BanderyStr. 12, 2Ivan Franko National University of Lviv, Kyryla & Mefodiya Str. 8a, UA-79005 Lviv,

Ukraine.

The X-ray induced (F2*)a -> FA conversations of coloration centres in SrCl2-Me+ (Me+ = Li+, Na+, K+, Rb*) crystals have been researched. It was established that conver­sations occur in consequence of thermodissociation of anion bivacancies, which are the components of (F2+)-centre when they are in excited state. The photoexcitation of (/VV centres with X-irradiation takes place because of self-reabsorption of fluorescence by (F2+Xi-centres.

Key words: crystals, thermodissociation, photoexcitation.

Стаття надійшла до редколегії 30.09.98
Прийнята до друку                   23.11.98

Страницы:
1 


Похожие статьи

3 Чорній, С Качан, Г Щур - Рентгеноіндукований розпад f2 vuehtpib у кристалах srcl2-me+