Іонні процеси в радіаційно-забарвлених кристалах галогенідів двовалентних металів

е^- + Tl²⁺(1) Tl⁺(1) + h₁; е⁺ + Tl^o(1) Tl⁺(1) + h₂.(23)

При “розмороженні” іонних процесів (Т>Т_о) вихід талієвої рентгенолюмінесценції зменшується, що є наслідком термоіндукованих перетворень:

Tl²⁺(1) Tl²⁺V_a⁺ Tl²⁺ + V_a⁺;

V_a⁺ + Tl^o(1) V_a⁺ + Tl^oV_a⁺ Tl^o2V_a⁺ Tl^o(2). (24)

Реакція (24) описує механізм переходу заряджених ЦЗ в ЦЗ з електронейтральною стосовно гратки кристала структурою.

В кристалах МеХ₂-Pb при Х-збудженні спостерігаються дві смуги люмінесценції: короткохвильова смуга зумовлена випромінювальною анігіляцією локалізованих біля Pb²⁺-іонів екситонів, а довгохвильова - тунельною рекомбінацією {V_K-Pb⁺}-комплементарних пар.

Проведений аналіз природи температурного гасіння виходу активаторної рентгенолюмінесценції в кристалах ГДМ. Спад виходу активаторної рентгенолюмінесценції в кристалах ГДМ (Т>150200К) зумовлений іонними процесами, внаслідок яких електрично заряджені активаторні ЦЗ, які виступають центрами випромінювальної рекомбінації, набувають електронейтральної структури. Високий вихід активаторного свічення в області кімнатної температури в кристалах ГДМ можуть забезпечити лише домішки, які створюють у гратці кристала глибокі безвакансійні пастки для дірок. До таких домішок належать гомологічні аніони і Eu²⁺-іони. В кристалах ГДМ, легованих європієм, енергетичний вихід рентгенолюмінесцентний в області температур 100-500 К практично не залежить від температури опромінення зразків, що робить їх перспективними матеріалами для створення нових радіолюмінофорів і сцинтиляторів. В свою чергу, кристали ГДМ, леговані лужними і ртутеподібними іонами, в яких радіація в області кімнатної температури генерує агрегатні центри забарвлення типу (F₂⁺)_А, Ме^о(1) і Ме^о(2)-центрів, є перспективними матеріалами для квантової електроніки.

Висновки

Комплексні дослідження оптичних, електричних і радіаційних властивостей широкого класу кристалів ГДМ (чистих і легованих набором активаторів), які відрізняються між собою просторовою симетрією кристалічної гратки, типом власних дефектів, дозволили вивчити загальні закономірності механізму генерації ЦЗ в кристалах ГДМ, природу ЦЗ, роль іонних процесів у формуванні їх структури і в термо- та фотоіндукованих перетвореннях ЦЗ:

Стабільні ЦЗ виникають у кристалі ГДМ у результаті локалізації носіїв заряду на дорадіаційних точкових дефектах.

За своєю радіаційною чутливістю чисті кристали ГДМ поділяються на дві групи: кристали, які під дією Х-променів не забарвлюються (флюорити, BaХ₂), і кристали, які легко забаhвлюються Х-променями в області температур 200300 К (МеFХ, BaХY). В основі такого поділу покладено природу власних точкових дефектів кристалічної гратки, яка визначає концентрацію дорадіаційних аніонних вакансій.

Радіаційну чутливість кристалів ГДМ із точковими дефектами за Френкелем можна підвищити на два-три порядки за величиною шляхом легування кристалів іонами одновалентних металів Ме⁺ (Ме⁺=Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺, Tl⁺) або киснем (О^2- -іонами).

Спосіб локалізації електронів і дірок на ДВД залежить від типу домішкового іона. В кристалах, легованих лужними металами, електрони локалізуються на аніонних вакансіях, а дірки - в околі ДВД, утворюючи {F_А-V_KD}-комплементарні пари. В кристалах ГДМ, легованих ртутеподібними іонами, носії заряду захоплюються домішковими іонами з утворенням {Ме^о(1)-Ме²⁺(1)}-пар.

В неопромінених кристалах ГДМ електричні заряди точкових дефектів локально скомпенсовані. Радіація генерує в гратці кристала центри забарвлення, які володіють ефективним електричним зарядом і є просторово розділені. Зворотний перехід до локального способу компенсації електричного заряду в радіаційно забарвлених кристалах ГДМ відбувається шляхом іонної релаксації просторового заряду.

У кристалах ГДМ із точковими дефектами за Шотткі (МеFХ i МеXY) радіаційне забарвлення виникає лише при тих температурах, при яких має місце часткова термодисоціація вакансійних комплексів і крива температурної залежності нагромадження ЦЗ відтворює термограму релаксації просторового електричного заряду.

Досліджено та проаналізовано умови виникнення і співіснування електронних ЦЗ у кристалах ГДМ з двома аніонними підгратками (МеFХ, ВаХ_ІХ_ІІ, ВаХY).

Вперше на кристалах ГДМ зафіксовано утворення двох типів F_А(1)-центрів, F-,F_А, V_KD- і (V₂^-)_2A-центрів, уточнено структуру F_А(О^2-), (F₂⁺)_А(О^2-) і (F₂⁺)_А(Ме⁺)-центрів.

Вперше радіаційним шляхом забарвлено кристали BaХ₂, вивчено термоактиваційні та оптичні властивості ЦЗ, визначено їх структуру, дано інтерпретацію природи смуг поглинання F_А- і F-центрів забарвлення.

Встановлено, що високий вихід радіолюмінесценції при кімнатній температурі в кристалах ГДМ можуть забезпечити домішки, які створюють глибокі безвакансійні пастки для дірок. Таким умовам задовільняють Eu²⁺-іони та гомологічні аніони.

Основні результати дисертації опубліковані в працях

Krochuk A.S., Onufriv O.R., Chornyі Z.P. Characteristic properties of the Radiation Colouring Mechanism in MеFX Compounds ( Me = Sr, Ba; X = Cl, Br). // Phys. Stat. Sol. (b). - 1989. - v.154, N1. - Р.K9_K12.

Говор Н.В., Крочук А.С., Чорний З.П. Термоиндуцированные дырочные процессы в кристаллах SrCl₂-Ме⁺ // ФТТ. - 1993. - т.35, №12. - С.3308-3310.

Лыскович А.Б., Пенцак Г.М., Чорний З.П., Жеребецкий С.К. Оптические и люминесцентные свойства монокристаллов йодистого кальция, активированных оловом и свинцом // Оптика и спектроскопия. - 1970. - т.28,№2. - 302-306.

Белый М.У., Кушниренко И.Я., Чорний З.П., Жеребецкий С.К., Максимович Х.К. Люминесцентные свойства кристаллов CdCl₂ и CdBr₂ с примесью кислорода. // Изв. АН СССР, сер. физ. - 1974. - т.38, N6. - С.1257-1260.

Лыскович А.Б., Жеребецкий С.К., Пенцак Г.М., Чорний З.П. Исследование центров захвата в кристаллах СdJ₂ // Изв. АН СССР, сер. физ. - 1969. - т.33, №6. - С.1029-1030.

Крочук А.С., Чорній З.П., Щур Г.О., Салапак В.М., Говор М.В. Іонні термоструми в радіаційно забарвлених кристалах SrCl₂:TlCl // УФЖ. - 1999. - т.44, №11 - С.1428-1433.

Говор М.В., Крочук А.С., Чорній З.П., Щур Г.О. Про силу осциляторів електронних центрів забавлення у кристалах зі структурою флюориту // УФЖ. - 1994. - т.39, №9-10. - С.966-969.

Говор М.В., Крочук А.С., Чорній З.П. Тунельний механізм рекомбінації центрів забарвлення в кристалах SrCl₂-Ме⁺ // УФЖ. - 1993. - т.38, №9. - С.1315-1320.

Крочук А.С., Чорній З.П., Говор М.В. Міграція V_K-центрів у кристалах SrCl₂-Ме⁺ // УФЖ. - 1992. - т.37, №8. - С.1252-1259.

Крочук А.С., Онуфрив О.Р., Чорний З.П. Механизм рекомбинационных процессов в радиационно-окрашенных кристаллах флюорохлорида бария // УФЖ. - 1989. - т.34, N6. - С.860-862.

Крочук А.С., Онуфрив О.Р., Чорний З.П. Температурная зависимость эффективности образования центров окраски в кристаллах флюорохлорида бария // УФЖ. - 1988. - т.33, N12. - С.1803-1804.

Чорний З.П., Панасюк М.Р., Крочук А.С., Максимович Х.К., Щур Г.А. Влияние фотохимической окраски на термостимулированные токи деполяризации в кристаллах SrCl₂_K⁺ // УФЖ. - 1982. - т.27, N8. - с.1219-1223.

Ермоленко Г.И., Кушниренко И.Я., Максимович Х.К., Чорний З.П. Температурные исследования параметров колебательных полос примесных ионов SCN^- и CNO^- в щелочно-галоидных кристаллах // УФЖ. - 1977. - т.22, N7. - с.1104-1110.

Лыскович А.Б., Чорний З.П., Лахоцкий Т.В., Кушнир О.Б. Рекомбинационное взаимодействие центров люминесценции в кристаллах CdBr₂(Pb, Mn) и CdCl₂(Pb, Mn) // УФЖ. - 1972. - т.17, №10. - С.1625-1632.

Лыскович А.Б., Чорний З.П., Лахоцкий Т.В., Кушнир О.Б., Жеребецкий С.К. Исследование рекомбинационных процесов в кристаллах CdBr₂-Pb // УФЖ. - 1972. - т.17. - №8. - С.1306_1311.

Лыскович А.Б., Жеребецкий С.К., Чорний З.П., Пенцак Г.М. Люминесценция кристаллов галоидных соединений кадмия // УФЖ. - 1970. - т.15,№7. - С.1100-1107.

Лыскович А.Б., Жеребецкий С.К., Чорний З.П., Пенцак Г.М. Спектры поглощения кристаллов галоидных соединений кадмия // УФЖ. - 1970. - т.15, №4. - С.604-608.

Лыскович А.Б., Глосковская Н.К., Чорний З.П. Влияние примеси хлора на некоторые оптические и люминесцентные характеристики кристаллов NaJ-Tl // УФЖ. - 1969. - т.14, №9. - С.1458-1462.

Вайданич В.І., Лискович О.Б., Максимович Х.К., Чорній З.П. Люмінесцентні властивості кристалів йодистого барію // УФЖ. - 1968. - т.13, №4. - С.538-542.

Чорній З.П. Реорієнтація та термодисоціяція домішково-вакансійних комплексів у кристалах SrCl₂-Ме⁺ // Журнал фізичних досліджень. - 1999. - т.3,№4. - С.513-518.

Крочук А.С., Чорній З.П., Щур Г.О., Салапак В.М., Говор М.В.Термоіндуковані перетворення центрів забарвлення в кристалах SrCl₂_Tl⁺-Na⁺ // Журнал фізичних досліджень. - 1999. - т.3, №2 - С.199-204.

Крочук А.С., Чорній З.П., Щур Г.О., Салапак В.М., Говор М.В. Термоіндуковані перетворення електронних центрів забарвлення в кристалах SrCl₂-Tl⁺,K⁺. // Вісник ЛДУ, сер. фіз. - 1998. - в.30. - С.30-34.

Говор М.В., Крочук А.С., Салапак В.М., Чорній З.П., Щур Г.О. Релаксаційні процеси в фотохімічно забарвлених кристалах SrCl₂_Tl // Вісник Львівського університету, сер. фіз. - 1996. - в.28. - С.62_67.

Дубельт С.П., Качан С.І., Цаль М.О., Чорній З.П. F_A -центри в кристалах CaF₂-О^2- // Вісник Львівського університету, сер. фіз. - 1987. - вып.21. - С.19-23.

Дубельт С.П., Кобринович М.С., Цаль М.О., Чорній З.П. Температурна залежність ефективності нагромадження центрів забарвлення в кристалах CaF₂-O^2- // Вісник Львівського університету, сер.физ. - 1986. - в.20. - С.38-42.

Щур Г.О., Крочук А.С., Панасюк М.Р., Чорній З.П. Дослідження дипольних агрегатів в кристалах SrCl₂-M⁺ // Вісник Львівсього університету, сер. фіз. - 1983. - вип.17. - С.12-17.

Вайданич В.І., Говор М.В., Крочук А.С., Максимович Х.К., Чорній З.П. Міграція V_K- i V_KA-центрів і термічне висвічування в кристалах SrCl₂-K // Вісник Львівського університету. Сер. фіз. - 1983. - в.17. - С.18-23.

Чорній З.П., Максимович Х.К., Вайданич В.І. Оптичні та люмінесцентні властивості кристалів хлористого барію, активованих свинцем // Вісник Львівського університету, сер. фіз. - 1978. - в.13. - С.45-51.

Лискович О.Б., Пенцак Г.М., Чорній З.П., Жеребецький С.К. Люмінесцентні властивості монокристалів йодистого кальцію з домішкою кадмію та цинку // Вісник Львівського університету, сер. фіз. - 1971. - в.6(14). - С.27-31.

Вайданич В.І., Максимович Х.К., Чорній З.П. Люмінесцентні властивості монокристалів хлористого барію // Вісник Львівського університету, сер. фіз. - 1971. - в.6(14). - с.20-26.

Чорний З.П., Щур Г.А., Качан С.И., Дубельт С.П. Ионные термотоки в радиационно окрашенных кристаллах CaF₂ // Изв. вузов., сер. физ. - 1988. - №.6. - С.116-117.

Чорний З.П., Панасюк М.Р., Крочук А.С., Щур Г.А., Максимович Х.К. Исследование реориентации примесно-вакантних диполей в кристаллах SrCl₂-Ме⁺ // Изв. вузов., сер. физ. - 1984. - №9. - С.106-108.

Чорний З.П., Панасюк М.Р., Крочук А.С., Драган О.П., Максимович Х.К., Щур Г.А. Исследование ионных термотоков в кристаллах SrCl₂-K // Изв. вузов., сер. физ. - 1982. - №.9. - С.80_83.

Чорний З.П., Щур Г.А., Качан С.И., Дубельт С.П. Релаксация примесно-вакансионных диполей в легированных кристаллах CaF₂ // Физическая электроника. - 1987. - в.35. - С.97-100.

Вайданич В.И., Жеребецкий С.К., Максимович Х.К., Пенцак Г.М., Чорний З.П. Центры окраски в кристаллах SrCl₂-Cs // Физическая электроника. - 1986. - в.32. - С.12-15.

Чорний З.П., Щур Г.А., Кобринович М.С., Панасюк М.Р. Исследование эфективности захвата электронов примесно-вакансионными диполями в кристаллах SrCl₂-K // Физическая электроника. - 1985. - вып.31. - С.108-111.

Вайданич В.И., Говор Н.В., Крочук А.С., Максимович Х.К., Чорний З.П. Исследование диссоциации V_KA-центров в кристаллах SrCl₂-M⁺ // Физическая электроника. - 1984. - вып.28. - С.94-98.

Щур Г.А., Панасюк М.Р., Чорний З.П., Максимович Х.К., Кульчицкий А.Д. Ионные термотоки в аддитивно окрашенных кристаллах SrCl₂-К // Физическая электроника. - 1983. - в.26. - С.85-88.

Жеребецкий С.К., Остапчук Г.К., Пенцак Г.М., Чорний З.П. Люминесценция кристаллов хлористого кальция // Физическая электроника. - 1982. - в.25. - С.53-56.

Вайданич В.И., Драган О.П., Крочук А.С., Максимович Х.К. Панасюк М.Р., Чорний З.П. Исследование рекомбинационной люминесценции в кристаллах SrCl₂ // Физическая электроника. - 1981. - в.22. - С.75-78.

Максимович Х.К., Кульчицкий А.Д., Чорний З.П. Исследование центров окраски в кристаллах хлористого стронция, легированных катионами щелочных металлов // Физическая электроника. - 1978. - в.17. - С.74-79.

Пенцак Г.М., Лыскович А.Б., Чорний З.П., Жеребецкий С.К. Влияние кислорода на люминесцентные свойства монокристаллов йодистого кальция // Физическая электроника. - 1974. - N7 - С.79-81.

Пенцак Г.М., Лыскович А.Б., Чорний З.П., Жеребецкий С.К. Оптические и люминесцентные свойства кристаллов CaJ₂-Eu // Физическая электроника. - 1974. - в.7. - С.82-84.

Жеребецкий С.К., Лыскович А.Б., Чорний З.П., Пенцак Г.М. Оптические и люминесцентные свойства монокристаллов CdBr₂_Sn и CdCl₂_Sn // Физическая электроника. - 1972. - в.5. - С.55-57.

Чорний З.П., Максимовыч Х.К., Вайданич В.И. Об автолокализации электронных возбуждений в кристаллах бромистого бария // Физическая электроника. - 1972. - в.5. - С.58-60.

Чорній З.П., Кульчицький А.Д., Салапак В.М., Щур Г.О., Белянінова Н.П., Максимович Х.К. Термоіндуковані перетворення електронних центрів забарвлення в кристалах SrCl₂-Eu²⁺-К⁺. // Наукові записки УАД. - 1999. - в.1. - С.109-113.

Чорній З.П., Кульчицький А.Д., Щур Г.О., Белянінова Н.П., Максимович Х.К. F_А-центри в кристалах BaJ₂ //Наукові записки УАД. - 2000. - в.2. - С.142-146.

Чорній З.П., Качан С.І., Щур Г.О., Салапак В.М., Дубельт С.П. F_А М_А⁺-перетворення у кристалах CaF₂-Ме⁺ // Вісник ДУ “Львівська політехніка”. Елементи теорії та прилади твердотільної електроніки. - 2000. - №393. - С.25-28.

Чорній З.П., Щур Г.О., Салапак В.М., Качан С.І. Ефект “радіацій-ної пам'яті” в кристалах SrCl₂:TlCl // Вісник ДУ “Львівська політехніка”. Теорія і проектування напівпровідникових та радіоелектронних пристроїв. - 1998. - №343. - С.195-201.

Чорній З.П., Щур Г.О., Салапак В.М., Качан С.І. Термодисоціація і агрегація центрів забарвлення в кристалах SrCl₂:TlCl // Вісник ДУ “Львівська політехніка”. Теорія і проектування напівпровідникових та радіоелектронних пристроїв. - 1998. - №343. - С.202-209.

Чорній З.П., Качан С.І., Щур Г.О., Салапак В.М. Фотоіндукований дихроїзм М_А⁺-смуг поглинання в кристалах CaF₂-Ме⁺ // Вісник ДУ “Львівська політехніка”. Електроніка. - 1998. - №357. - С.102-112.

Чорній З.П. F_А-центри в кристалах BaCl₂ // Вісник ДУ “Львівська політехніка”. Електроніка. - 1998. - №357. - С.113-118.

Чорній З.П. Tl^o(1)-центри в кристалах BaJ₂-Tl⁺ // Вісник ДУ “Львівська політехніка”. Елементи теорії та прилади твердотільної електроніки. - 1998. - №362. - С.51-55.

Чорній З.П., Качан С.І., Щур Г.О., Салапак В.М. Термічний відпал М_А⁺-центрів у кристалах CaF₂-Ме⁺ // Вісник ДУ “Львівська політехніка”. Елементи теорії та прилади твердотільної електроніки. - 1998. - №362. - С.87-93.

Дубельт С.П., Чорній З.П., Качан С.І., Лосик М.І. Вплив релаксаційних процесів на центри забарвлення кисневовмісних кристалів флюориту // Вісник ДУ “Львівська політехніка”. Елементи теорії та прилади твердотільної електроніки. - 1998. - №362. - С.13-15.

Чорній З.П., Качан С.І., Щур Г.О., Салапак В.М., Кульчицький А.Д. Термо- і фотоіндуковані перетворення центрів забарвлення в кристалах SrCl₂-Ме⁺ // Вісник ДУ “Львівська політехніка”. Електроніка. - 2000. - №401. - С.73-78.

Максимович Х.К., Чепелев В.В., Чорний З.П. Спектрометрический сцинтиллятор SrCl₂-Eu²⁺ // Авт. свид. СССР N1380461 8 ноября 1987 г.

Размещено на Allbest.ru