Электронные возбуждения и дефектообразование в кристаллах LIH и LIH1-x F x тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ - УПИ

РГо ОД

— I 1-1 -•»

На правах рукописи

ТАБАЧНИК Михаил Евгеньевич

ЭЛЕКТРОННЫЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ ■ И ДЕФЕКТ00БРА30ВАНИЕ В КРИСТАЛЛАХ ПН И

Специальность 01.04.0? - Физика твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Екатеринбург 1993

Работа выполнена на кафедре инаенерной электрофизики Уральского государственного технического университета-УПИ.

Научные руководители: доктор физико-математических наук.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук.

Ведущая организация - НИИ физики и прикладной математики

на заседании специализированного совета К 063.14.11 при Уральском государственном техническом университете - УПИ в аудитории Ф- -419. 5-й учебный корпус.

С диссертацией моено ознакомиться в библиотеке Уральского государственного технического университета - УПИ.

Баш отзыв в одном экземпляре, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620002, г.Екатеринбург, К-2, Бтузгородок, ул.Мира'19, УГТУ - УПИ, ученому секретарю совета.

профессор С.О.Чолах,

кандидат физико-математических наук,

с.н.с. А.Н.Полиенко

профессор Крувалов A.B.. кандидат физико-математических наук, доцент Яковлев В.В.

при Уральском государственном университете им.А.М.Горького

Защита состоится

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат.физико-математических

наук, доцент

Кононенко Е.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Кристаллы гидрида лития, простейшего по электронному строению ионного соединения, привлекли внимание исследователей как модельные обьекты о первых шагов становления современной физики твердого тела. Многие свойства гидрида лития используются в атомной технологии. ПН применяется в составе биологической защиты в ядерных реакторах. .Перспективным является его применение в качестве активного элемента в термоядерном синтезе, источника когерентного ультрафиолетового излучения, селективного детектора нейтронов.

Кристаллическая структура 'гидрида лития сходна с типичными диэлектриками - иелочно-галоидными кристаллами сЩГКэ. поэтому многие подходы в исследовании ПН,и выводы делались с учетом опыта, накопленного для^ ЩГК II]. Однако некоторые особенности структуры электронных возбуждений (ЗВ) и способы их релаксации в гидриде лития более похожи на аналогичные явления в ионных полупроводниках [2]. В отличие от ЦГК в гидриде лития не были обнаружены авто-лзкализованные ЗВ. Анализ характеристик показал, что автолокализация в 1ЛН, по-видимому, энергетически невыгодна Г3]. Были обнаружены также существенные различия процессов радиационного дефектообразования в 1ЛН и ЩХ В ПК принципиально важную роль играют, многочастичные эффекты электронной корреляции вследствие особого строения внешних электронных оболочек ионов. Это не позволяет достаточно точно рассчитать структуру дефектов и параметры электронных зон ПН (например, положение верхнего края валентной зоны,

наличие непрямых межзонных переходов, параметры электрон-Фононного взаимодействия). Дополнительные сведения о данных характеристиках гидрида лития можно получить при исследовании трансформации этих свойств в ряду твердых растворов, один из компонентов которых достаточно хорошо изучен.

В качестве исследуемых объектов были выбраны смешанные кристаллы Ш ^ , поскольку это единственный твердый раствор, в котором гидрид лития сохраняет свою структуру и тип химической связи.

Цель работы. Экспериментальное изучение зкситонной структуры, механизмов релаксации электронных возбуждений и структуры. образующихся дефектов в гидриде лития и кристаллах ИН^^.

Научная новизна работы определяется впервые полученными экспериментальными результатами комплексного исследования концентрационного ряда твердых растворов ЫН^^ с помощью методов оптической и радиоспектроскопии:

1. Исследовано поведение края фундаментального поглощения в твердых растворах ИВ .' Выяснено, что в данном соединении формируются раздельные экситонные зоны гидрида лития и Фторида лития (это свойственно перзестивному типу поведения спектров).

2. Изучен сдвиг спектров, связанных с гидридной зкситонной зоной в твердом растворе 1Ц Рх . Обнаружено, что сдвиг с увеличением концентрации фтора имеет нелинейный характер, что определяется изменением симметрии энергетических зон, а также вызван образованием в твердом растворе гидридом и фторидом лития подреиеток и кластеров различных размеров.

3. Установлено, что структура спектров люминесценции по мере увеличения концентрации фтора в 'LiHj_xFx определяется прямыми, непрямыми и квазипрямыми переходами в подрешетке и кластерах LiH.

4. При облучении электронами с энергией 200 кзВ зарегистрировано существование одновременно двух типов F-центров: созданных в регулярных узлах реветки по механизму упругого смещения и являющихся температурно-стабильными, и созданных при распаде электронных возбуадений около дорадиационных дефектов с образованием скоплений.

5. Впервые получены экспериментальные данные, которые свидетельствуют о создании в LiH первичных заряженных дефектов (анионных вакансий).

8. На основании экспериментальных результататов и анализа литературных данных показано, что одиночные атомы водорода (дейтерия) в кристаллах LíF преимущественно располагаются в катионном или анионном узлах. Меадоузельное их полояение маловероятно. При концентрации водорода свыше 1-2 моль2 наблюдаются новые парамагнитные центры, природа которых пока неясна.

Практическую ■ значимость настоящей работы имеют:

- методика выращивания ' смешанных кристаллов LiH,_xFx с различными концентрациями компонентов;

- возможности изменения зонной структуры LiH посредством введения различного количества фтора;

- модернизация ростовых установок, позволившая получить более чистые кристаллы LiH по сравнения с ранее выращиваемыми на этих установках.

- выводы о механизмах релаксации ЗВ и свойствах вакансион-ных дефектов;

- использование малогабаритного ускорителя электронов для проведения спектрально-кинетических исследований при температуре 4,2 К.

Автор защищает:

1. Выводы о поведении экситонной структуры ПН в твердых растворах И . сделанные на основании экспериментов по изучении спектров отрамения, поглощения, люминесценции и комбинационного рассеяния.

2. Результаты экспериментальных исследований процессов релаксации ЗВ в ПН при электронном, ультрафиолетовом и рентгеновском облучениях; интерпретации результатов по созданию двух типов Р-центров.

3. Результаты исследований спектров парамагнитного поглощения водородных дефектов в при х > 0,8.

Вклад автора. Усовераенствование установок.для выращивания кристаллов и создание установки для спектрально-кинетических исследований при гелиевых температурах выполнены автором работы. Он принимал непосредственное участие во всех представленных в данной работе экспериментальных исследованиях. проводимых в УГТУ-УПИ и в Институте физики Академии наук Эстонии. Интерпретация части . результатов осуществлена совместно с Полиенко Й.Н. и Чолахом С.0.

Апробация работы. Основные результаты работы представлялись и обсуждались на второй республиканской конференции по физике твердого тела (ОН, 1989г.); на первой региональной конференции по радиационной физике твердого тела (Самарканд, 1991г.); на IX юбилейной научно-практической

конференции УПИ им. С.*. Кирова (Свердловск. 1930г.); на Прибалтийском семинаре по физике ионных кристаллов (Ярмала 1930 г.); на- седьмом Всесоюзном - первом Международном совещании "Лвминофор-92" (Ставрополь, 1392г.). По результатам настоящих исследований опубликовано семь статей.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Рабата содермт 131 страницу, в том числе 83 страницы основного текста, 36 рисунков. 2 таблицы и список литературы из 92 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы актуальность темы, цель диссертационной работы, научная новизна и приводятся основные полоаения, выносимые на защиту.

В первой главе представлены физико-химические свойства кристаллов 1ЛН и 1ЛН^РХ и способы их. выращивания. Приведены результаты аттестации исследуемых образцов. Описаны основные экспериментальные установки, использованные в работе.

3 настоящей работе проведены спектроскопические исследования номинально чистых кристаллов гидрида и дейтерида лития,, а также смешанных кристаллов Ь1Н Р^ и с

различными значениями х.

Номинально чистые кристаллы гидрида лития были получены с использованием ранее разработанных методик [21. Чтобы снизить содеряание неконтролируемых примесей, попадающих в кристалл в процессе гидрирования и роста, и колличество избыточного лития, попадающего в расплав в результате диссз-

циации молекул LiH в газовой фазе, было осуществлено усовершенствование ростовых установок. Анализ на содержание неконтролируемых ' примесей проводился атомнозмиссионным методом с фракционной дистилляцией примесей в плазму разряда (спектрограф ДФС-13). Суммарная концентрация примесей не превышала 0,005 моль"/..

Сувествование непрерывного ряда твердых растворов LiH^ при температурах, близких к температуре плавления LiH, позволило нам получить гомофазные, но метастабильные при комнатной температуре, растворы LIН4_хFx . Быстрый распад твердого раствора на отдельные фазы происходит в температурной области. в которой раствор уже становится нестабильным, но в тоже время,температура достаточно велика для быстрой диффузии ионов. Резкое охлаждение кристаллов до более низких температур позволило получать и сохранять метастабильные растворы. Были получены образцы со следующими распределенйями компонентов: х=0,005; 0,08; 0,15; 0,2; 0,7; 0,8; 0,9; 0,995.

Содержание кристаллообразунщих компонентов смешанных кристаллов LiH|_xFx оценивалось оптическим методом по измерении характерного инфракрасного спектра пропускания.

Данные рентгеноструктурного анализа для кристаллов L1H+_)<FX с х = 0.99; 0.95; 0.9; 0.8; 0.7 показали наличие во всех смешанных кристаллах одной фазы.

Для исследования структуры - электронных возбуждений в кристаллах LiH и LiH^F^ использовались люминесцентно-оптические методы, позволяющие измерять спектры поглощения, отражения, люминесценции и комбинационного рассеяния.

3 первой главе описана установка для изучения кинетик - люминесценции длительностью более 20 не, в температурной

области 4,2-400 К и спектральном диапазоне 1,5-10 эВ.

Установка сконструирована на базе малогабаритного сильноточного ускорителя электронов "Радан", разработанного в Институте электрофизики УрО РАН в лаборатории Шпака В.Г. и имевшего следующие параметры: выходное напряжение - 200 кВ, длительность импульса 2 не, ток в пучке 900 А [43.

В первой главе также описаны установки, которые'Применялись в работе, созданные в Институте физики АН Эстонии (Я.А.О'Коннель-Бронин, Т.Н.Кярнер) и УГТУ-УПИ (И.Н.Анцыгин. А.А.Наслаков, А.Н.Штольц)

Во второй главе приведены используемые при анализе экспериментальных данных литературные сведения об электронной зонной структуре и ее проявлениях в оптических спектрах чистых и смешанных ионных, полупроводниковых кристаллов и кристаллов гидрида лития, а также литературные данные о процессах релаксации электронных возбуждений и дефекто-образовании в ПН, определены задачи настоящей работы.

Из литературных данных известно, что край фундаментального поглощения ПН формируется зкеитонными переходами. Полоса поглощения экситонов имеет максимум при 4,92 эВ ( 300 К). Прямая оптическая цель в ПН по всем расчетам расположена в точке X и соответствует, разрешенному переходу . Однако близкую энергии должен иметь и непрямой переход Н,-Х^. Вопрос о ток, какие параметры кристалла ПН оказывают наибольшее влияние на энергетическую структуру зкеитона гидрида лития и как это влияние проявляется в оптических спектрах, рассматривается в настоящей работе с использованием твердых растворов 11Н^ХРХ. В Ш, как известно, прямая оптическая щель расположена в Т-точке зоны

Бриллюэна и соответствует прямым экситонным переходам с энергией 12.8 эВ Г51.

Экспериментальные исследования возможности автолокализации ЭВ в гидриде лития проводят к выводу о промежуточном ' положении ПН между полупроводниками и диэлектриками. Меньшее по сравнению с ВГК электрон-фононное взаимодействие при наличии больной диэлектрической проницаемости и широких электронных зон ставит под сомнение возможность автолокализации экситонов в ПН и приводит к тому, что в ПН радиус локализованных ЭВ в большей степени, чем в ЩГК определяется свойствами дефектов, захвативших возбуждение.

Отсутствие прямых проявлений в ПН атомарного водорода в работах, выполненных до настоящего времени [6], [7], стимулирует исследования механизмов локализации ЭВ и их распад на дефекты. Если замещать в кристалле ПР водородом ионы фтора, то можно проследить трансформацию ЗПР спектра атомарного водорода при переходе к кристаллам ПН.

В третьей главе исследуется преобразование энергетической .зонной структуры и экситонных спектров твердых растворов Ьад. получена зависимость энергетического положения максимумов экситонных линий от концентрации компонентов в твердых растворах ПН ? при 4,2 К (рис.1).

• Немонотонное изменение энергетического положения линий дает основание предполагать существование различных тенденций, противоположных 410 своему влиянию на зкситонные спектры гидрида лития. Первая тенденция, связанная с действием дальнодействунщих сил. преобладает при малых х и приводит к коротковолновому сдвигу экситонных спектров. Затем с ростом х в экситонных спектрах начинает преобладать вторая

тенденция, связанная с изменением симметрии дна зоны проводимости и уменьшением его энергии при переходе от ПН к ПР. Вершина валентной зоны в Ш^Р* , очевидно, так ае, как и в ПН, формируется 5-типа состояниями ионов водорода и имеет максимум в Х-точке зоны Бриллюэна. Дно зоны проводимости, формируемое состояниями лития, при увеличении х в ЬЦ.)(РХ , очевидно, меняет симметрии с р-типа на г-тип, поскольку

4- -

уменьшается расталкивание Б-уровней И и Н , и 5-типа уровни лития занимают более низкознергетическое положение. Минимум зоны проводимости смещается от Х-точки зоны Бриллюэна в Г-точку и его энергия уменьшается. В результате наблюдается постепенное насыщение коротковолнового сдвига экси-тонных линий для обогащенных водородом смеианннх кристаллов и образуются связанные экситоны в кластерах, обогащенных

ионами фтора.

I

а и и а м т ав ал ав <ш м Ш &

5

-к ^ -

]

_< Л 1 -

_ ) Ы \ 1

И

£3

« •«

Рис.1:а. Зависимость энергетического положения бесфононных экси-тонных линий от концентрации компонентов в ПН, р. при 4.2 К.

б. Спектоы краевой люминесценции ПН Г!) и 1*.Н при 4.2 К: х=0.2). 0.7(3). 0.3(4:. 0.3:^)

(-» *

Однако дальнейшее увеличение содержания ионов фтора до х = 0,7 приводит к новому высокоэнергетическому сдвигу-экситонных спектров. Такое поведение связано с изменением размеров кластеров, обогащенных ионами водорода. По теории перко-ляции для гранецентр'ированных решеток конечные кластеры ^распространяющиеся через весь кристалл) образуются при концентрации одного из компонентов меньше 0,2 мольных доля ¡8].

На рис.2 показаны спектры поглощения из которых видно, что при х ^ 0,9 образуются кластеры, в которых содержание ионов водорода становится уже достаточно большим для появления в них экситонных состояний, проявляющихся в виде максимума в области 5 зВ.

Сравнительно небольшие коэффициенты поглощения в области экситонных переходов кристаллов ПН^Р^ с х = 0,7-0.Э определяются, по-видимому, квазипрямым типом этих переходов, при котором изменение волнового вектора происходит в результате рассеяния образующихся зкситонов на флуктуациях состава.

Основная причина появления бесфононных линий квазипрямых экситонных переходов и резкого увеличения доли запрещенного ИО-повторения . экситонной люминесценции для растгоров ИН^^ при х > 0.7 также определяется, в основном, упругим рассеянием зкситонов на флуктуациях состава и в конечных кластерах.

Лля твердых растворов с х - С.08-С.2 (рис.3) кроме, бесфононной линии излучения свободных зкситонов наблюдается люминесценция с развитой фононной структурой в области энергий 4,2-4.9 эВ, которая для х - 0,08 состоит из групп двойных линий,, отстоящих друг от друга примерно на

Рис.2. Спектры поглощения ИН^Е, при 300 К (1-4); при 4.2 К (5.6); х=0.995( 1 ), 0,9( 2 ), 0,8(3,5), 0.7(4.6)

ем.'ё СГМ/е . .Г„

(В

и

и / ^ Ал/ г

1* И ¡в

0 , Л , , , ■ . X, -д-_

Рис.3. Спектры краеЕоП люминесценции при 4.2 К:

х=0.2( 1), 0.08(2); Е^г 5,0 эВ (1), 5,2 эВ (2). На вставке: спектр возбуждения Ь1 Рх при 4,2 К

величину энергии ШГ)-фОнона L1H. Такое расщепление линий может возникать вследствие генерациии поглощения TAC X î -фононов L1F с энергией примерно 30 мэВ.

ТА(Х) - фононы L1F компенсируют сдвиг минимума зоны проводимости из Х- в Г-точку для непрямых переходов экситонов, связанных в скоплениях ионов ' фтора в растворах с х = 0,08 - 0,2.

Из спектров поглощения L1 Fx видно, что для гидридной зоны при увеличении х наблюдается лишь очень небольшое, по сравнению сд, увеличение энергии (где д- разность энергии экситонов в L1H и в L1F). Таким образом, для кристаллов LiH,_KFX поведение экситонов явно относится к перзистивному типу.'при котором формируются две экситонные зоны, характерные для каждого компонента в отдельности.

В четвертой главе рассматриваются процессы релаксации электронных возбуждений и образования дефектов в L1H.

Исследования . спектров катодолюминесценции кристаллов L1H при возбуждении импульсной электронной пушкой "Радан" при 77 К показали, что в спектре люминесценции преобладает свечение свободных экситонов в области 5,0 эВ. Поскольку при высокоэнергетичном (Е = 200 кэВ). мощном (плотность тока в импульсе 900 А/кВ.см) электронном возбуждении основная часть излучения выходит из глубоких слоев кристалла, то можно уверенно говорить об отсутствии искажения ' спектров гигроскопичной поверхностью кристалла и примесными ионами в объеме кристалла. Это еще раз свидетельствует о5 отсутствии собственных полос излучения в области прозрачности L i H. которые можно было бы связать со свечением автолокализозан-них -экситонов.

Другим косвенным методом, с помощью которого исследуют возможность автолокализации ЭВ в ионных кристаллах, является изучение процессов и механизмов дефектообразования.

Относительное расположение дефектов в кристалле при очень низких температурах (диффузия центров окраски заморожена) указывает на место распада ЭВ.

Результаты исследований электронного парамагнитного поглощения F-центров свидетельствуют об образовании слабо ассоциированных скоплений первичных дефектов в_ LíН при рентгеновском облучении. После облучения L1H электронами с энергией 200 кэВ в течение .1-2 часов с частотой 0,5 - 2 Гц при 80 К обычно наблюдается сигнал, изображенный на" рис.4. На спектре одновременно наблюдаются широкая.и узкая линии с близкими g-факторами, равными 2,005. Широкая линия с гЛ = 40 ± 2 Гс принадлежит F-центраы, созданным ударно 'по механизму упругих смещений. Узкая линия, присутствующая одновременно с широкой, принадлежит F-агрегатным центрам и литиевым коллоидам. Коллоиды образуются в результате агрега-тизации F-центров, созданных "кучно" возле дорадиационных дефектов благодаря действию ионизационных механизмов.

• Следовательно, при облучении электронами 220 кэВ в

i

-идриде лития образуются F-центры двух различных типов. г-центры, созданные ударно, достаточно стабильны при нагре-5ании до комнатной температуры, поскольку расположены равно-1ерно в регулярных узлах. F-центры, созданные при распаде ЭВ, )бразуют скопления около дорадиационных дефектов. При боль-1их плотностях электронного облучения такие F-центры преоб-1азуются в коллоиды даже при низких температурах. В то время :ак в кристаллах, облученных светом или рентгеновской

200 кэВ в течение 1,5 часа с частотой 1 Гц

Рис.5. Спектр ЭПР кристалла ПНШ . облученного рентгеновски« излучением при 77 К

радиацией при 77 К, слабо ассоциированные возле дорадиацион-ных дефектов скопления F-центров быстро (за минуты) собираются в крупные агрегаты и коллоиды только при нагревании кристаллов до комнатной температуры.

8 четвертой главе впервые описаны экспериментальные данные, свидетельствующие о создании в гидриде лития первичных заряженных вакансионных дефектов. Нами было обнаружено, что если кристалл L1H, облученный электронами с энергией 200 кэВ при температуре 77 К, нагреть до комнатной температуры, то сигнал ЗПР одиночных F-центров увеличивается на 10-40 У.. Это, очевидно, объясняется рождением в результате упругого смещения кристаллообразующих частиц электронами . 200 кэВ как F-центров, так и анионных вакансий. При нагревании кристалла анионные вакансии могут захватывать электроны, высвободившиеся из центров захвата.

Отсутствие "традиционных" экспериментальных проявлений первичных водородных дефектов в гидриде лития делает интересным их изучение в LiF с ростом концентрации примесных ионов водорода. 'Для этого были использованы монокристаллы с х=0,95; 0,9; 0,8; 0,7. Дефекты создавались рентгеновской радиацией и электронами (200 кзВ).

Установлено, что наиболее информативные ЭПР-спектры получаются для кристаллов с концентрацией водорода (дейтерия) менее 10 мольХ. При 'Облучении кристаллов LiF с "большим" содержанием водорода образуется много обменно - связанных F-центров и литиевых коллоидов, так что на фоне их интенсивного сигнала трудно обнаружить присутствие других парамагнитных центров. Для облученных кристаллов LiF с концентрацией водорода 1 моль/С в ЗПР-спектрах кроме сигнала

F-центров наблюдаются две линии атомарного водорода с константой сверхтонкого расщепления 518 ± 2 Гс и шириной линии 46 i 2 Гс. При ориентации внешнего магнитного поля параллельно направлению кристалла < 100 > наблюдается суперсверхтонкая структура (ССТС) дублетных линий водорода, состоящая из семи линий, с . константой расщепления 18 Гс и отношением интенсивностей 1 : 6 : 15 : 20 : 15 : 6 : 1, т.е. наблюдается сигнал атомарного водорода в катионных вакансиях.

Спектр ЗПР кристалла LIF с примесью дейтерия в количестве 1 моль%, облученного при 77 К рентгеновской радиацией, имеет три линии с соотношением интенсивностей 1:2:1 и сверхтонким расщеплением 80 t 2 Гс. Суперсверхтонкое расщепление (ССТС 17 t 1 Гс) при ориентации кристалла по направлению < 111 > к магнитному полю указывает на расположение атомов дейтерия в катионных вакансиях.

При увеличении концентрации водорода в кристаллах L1F свыше 1-2 моль* после облучения при 77 К в спектрах ЗПР наблюдаются новые парамагнитные центры (рис.5). В интенсивной центральной полосе ЗПР-спектра большая часть сигнала обусловлена парамагнитным поглощением F-агрегатов и обменно-взаимодействующих F-центров. До настоящего времени пока

m

остается открытым вопрос о вкладе в центральную полосу парамагнитного поглощения других парамагнитных центров и, в частности, центров, парамагнитное поглощение которых наблюдается в форме двух полос, удаленных друг от друга на 325 + 2 Гс с 6=2.001 и шириной линий 40 + 2 Гс. Изотропный сигнал данного центра не имеет ССТС и •его идентификация с использованием только метода ЗПР затруднена. Значительное превышение интенсивности центральной линии спектра над

интенсивностями линий, - отстоящих на 325 + 2 Гс даже при небольшой отрицательной корреляции в изменениях их интенсивности с температурой, не дает оснований однозначно сделать вывод -имеет ли данный центр дуплетный изотропный ЗПР-сигнал с соотношением интенсивностей 1:1 или триплетный с соотношением интенсивностей 1:2:1. В первом случае, очевидно, мы имеем дело с сигналом атомарного водорода, неспаренный электрон которого или дырка (если рассматривать атом в анионном узле) значительно делокализованы или пребывают значительное время на одном или нескольких окружающих ионах водорода.. Во втором случае, очевидно, наблюдается парамагнитное поглощение молекулярных ионов типа Hj или Hj.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

При выполнении настоящей работа получены следующие основные результаты:

1. Проведено усовершенствование.установок для выращивания кристаллов по методам Чохральского и Бридямена-Стокбар-гера, позволиваее получить номинально чистые кристаллы L1H. Разработана методика получения метастабильных твердых растворов LiH,.,^ в широкой концентрационной области. Выращены кристаллы LIH^F,, с х = 0,005, 0,08. 0,15, 0,2, 0,7, 0.9, 0,9,0.95.'

2. На базе малогабаритного ускорителя электронов "Радан" (энергия 200 кэВ,- ток в пучке 900 Й) разработана и изготовлена установка для исследования люминесценции быстропротекающих процессов в твердых телах с временным разрешением не хуже 20 не, в спектральной области 1,5-10 эВ

и температурном интервале 5-400 К.

3. Впервые проведено комплексное исследование экситон-ной структуры кристаллов Ь1 Н,_хРх в спектрах отражения, поглощения, люминесценции и комбинационного рассеяния. Сделан вывод о перзистивном характере. трансформации зкситонной структуры при изменении концентрации компонентов данных кристаллов. Аргументировано предположение о.том, что изменение энергетического положения дна водородной зкситонной зоны определяется изменением симметрии дна зоны проводимости твердого раствора и размерами кластеров, обобщенных ионами, водорода. Остановлено, что энергетическая зависимость дна зкситонной зоны от состава смеианных кристаллов 1ЛНЬ)(ГХ делает возможным образование связанных экситонов в кластерах, обогащенных ионами фтора.

4. Методом ЭПР, в облученных электронами с энергией 200 кэВ кристаллах гидрида лития обнаружено одновременное присутствие двух типов Р-центров: образованных ударным способом в регулярных узлах решетки и созданных- по "ионизационному механизму около дорадиационных дефектов. Впервые зарегистрировано, экспериментальное проявление вакансии в анионной подреш'етке ПН. .

5. Впервые . изучен ЭПР-сигнал атомарного дейтерия .в катионной вакансии 1ЛР . Проведен анализ месторасположения атомов водорода (дейтерия) в кристаллах 1ЛР,' указывающий на возможность локализации атомов водорода в катионных и

. анионных вакансиях Ш. Междоузельное расположение атомарного водорода наблюдается только рядом с собственными или примесными дефектами.

6. Исследованы спектра электронного парамагнитного поглощения водородных дефектов в твердых растворах ПН^^ при х^,0,8. Впервые зарегистрированы новые парамагнитные центры , предположительно интерпретированные как атомы или молекулярные ионы водорода, взаимодействующие с соседними ионами водорода в реиетке LiH,.^.

СПИСОК РЙБОТ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ I. Распад электронных возбуждений в гидриде лития с рождением дефектов / Ч.Б.Лущик, С.О.Чолах, А.Н.Полиенко, М.Е.Табачник // Физика твердого тела. 1987. Т.29, вып.З. С.864-866-

. Связанные экситоны в кристаллах L1H F / С.О.Чолах, . А.Н.Полиенко, А.А.О'Конйель-Бронин, М.Е.Табачник// Физика диэлектриков и полупроводников: Тез. докл. 2 респ. конф. по физике твердого тела. Си, 1989.. С.30.

. Установка для исследования быстропротекаювдх радиационно-стимулированных процессов / С.О.Чолах, М.Е.Табачник, А.Н.Полиенко, Н.А.Завьялов// Тез. докл. 9 ¡збил. науч.-пр. конф.УПИ им.С.М.Кирова.' Свердловск, 1990. С.62. F-агрегатные центры в кристаллах L1H / А.Н.Полиенко, И.Р.Сильдос, М.Е.Табачник, С.О.Чолах // 'Радиационная физика твердого тела: Тез. докл. 1 per. конф. республик средней Азии и Казахстана. Самарканд, 1991. 4.2. С.143,. Исследование термостимулированной люминесценции . (TCil) кристаллов Lif^ / М.Е.Табачник, Т.А.Бетенекова, А.Н.Полиенко, С.О.Чолах*// Физика, химия и технология люминофоров: Тез. докл. 7 Всесоюзного - 1 Международного совещания "Лншнофор-92". Ставрополь, 1992. С.126.

22 •

6. A. A.O'Konnel-Bronin, S.O.Cholakh, M.E.Tabachnik. A.N.Po-lienco Resonant Rayleigh Scattering of Polarltons in Diffuse Reflection Spectra of LiH Crystals // Phys. Stat. Sol.-1993,-vol.B175.-P.K27-K30.

7. A.N.Polienco fi.A.. M.E.Tabachnik, S.O.Cholakh. D'Konnel-Bronin Exciton States of Lithium Hydride in Li^.)(Fx Solid Solutions // Phys. Stat. Sol. В.- 1993.- vol.179. P.411-418.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Электронные возбуждения и дефекты в кристаллах гидрида лития / Ч.Б. Лущик, Ф.Ф. Гаврилов, Г.С. Завт и др. М.: Наука. 1985. 214 с.

2. Чолах С.О. Электронные возбуждения, люминесценция и дефектообразрвание в кристаллах гидрида лития: Дис. ... докт. физ.-мат. наук (Институт физики АН Латвийской Республики). Саласпилс, 1989. 348с.

3. Полиенко fl.H. Электронные возбуждения гидрида, лития, их локализация и распад с образованием дефектов : Дис. ... канд. физ.-мат. наук (Уральский политехнический

-институт). Свердловск, 1987. 164с.

4. Малогабаритные импульсные рентгеновские аппараты и ускорители серии РйДАН / А.С.Ельчанинов, п.С.Котов. В.Г.Ипак. и др. // Электронная техника. Сер.4. 1987. Вып.2 С.33 - 37.

5. Соболев В.В, Экситоны и зоны щелочно - галоидных кристаллов. Кишинев: Штиинца. 1984. 302 с.

6. Boyman R.C., Locker D.R. EPR of ultraviolet Irradiated lithium hydride crystals // Solid State Connuns. -1972. - Uol.il, fill. - P. 1489-1493.

7. Ikeya M., Miki T. Defect formation of LiH at lou temperature //J. Phys. colloq. (France). - 1980. - U.41, N C6. - P. 312-314.

8. Frisch H.L., Hammers ley J.M., Welsh D.J.A. Monts Carlo estimates bof percolation probabilities for various lattices // Phys. Rev.- 1962,- Vol.126.- N3.- P.949-951.

гасано в печать OS.12.93

ira Плоская печать

•изд.л. 1,05 Tapas 100 Заказ 721

Формат 6Ck84 I/I6 Усл.п.л. 1,39 Босллатно'

Радакционно-издательский отдал УГТУ-УШ 620002, Екатеринбург,УИ7-7ПИ,8-й учесЗшй корпус принт УГТУ-УПИ. 620002,Екатеринбург,УПУ-УШ, 8-Ü уч.корпус