Ионные процессы в радиационно загрязненных кристаллах галогенидов двувалентных металлов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Мшктерство освгти 1 науки УкраТни Лынвський нащональний университет ¿мен» 1вана Франка

ЧОРН1Й Зинов1Й Павлович

УДК 535.343,2;535.548

1онш процеси в рад1ацшно забарвлених кристалах галогенов двовалентних метал!в

01.04.10 - Спзика натвпровдашив 1 д1електрик1в

Автореферат

дисертацн на здобуття наукового ступеня доктора ф13ико-математичних наук

Льв1в - 2000

Дисертащею е рукопис

Робота виконана на кафедр! фЬики Украшського державного люотехшчного ушверситету

Офщшш опоненти: доктор ф1зико-математичних наук,

член-кор. HAH Украши, професор Блонський 1ван Васильович, заступник директора 1нституту физики HAH УкраТни

доктор фгзико-математичних наук, професор Носенко Анатолш Срофшович, професор Льв1вського нащонального ушверситету iMeHi 1вана Франка

доктор ф13ико-математичних наук, професор Шпотюк Олег Йосипович, заступник генерального директора з наукових питань НВП "Карат"

Провцша установа: Нащональний ушверситет i\ieni

Тараса Шевченка (кафедри оптики i радтишно!- ф1зики)

Захист вщбудеться "15" листопада 2000 р. о 15 год. 30 хв. на засщанш спещал!зовано1 вчено'1 ради Д.35.051.09 у Льв1вському национальному ушверситет1 iMeHi 1вана Франка за адресою: 79005, M.JTbBiB, вул.Драгоманова, 50, ауд. №1.

3 дисерташею можна ознайомитись у науковш бiблioтeцi JlbBiecbKoro нащонального ушверситету 1меш 1вана Франка за адресою: 79005, м.Льв1в, вул.Драгоманова, 5.

Автореферат розюланий "12" жовтня 2000 року.

Вчений секретар

спещал1зовано1 вчено\' ради, п

доктор ф1з.-мат.наук, професор 1 OJiö.WW*'0' Блажиевський Л.Ф.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

актуальшсть теми.

Основна задача рад1ацшноТ физики - вивчення мехашзму генеращУ точкових дефекте та Ух структури в твердих тшах з метою створення матер!ал!в ¡з заданою рад1ацшною стшкютю. Kpi.Ni наукового аспекту, дослщження центр1в забарвлення мае певний практичний штерес. Кристали, яш мктять центри забарвлення, застосовуються в рад1ацшнш дозиметр», квантовш електрошщ, при оптичному запис'1 шформаци, в комп'ютернш рентгенофлюорографп тощо.

В якост1 модельних об'екпв ф1зика центр1в забарвлення використовуе лужно-галощш кристали (ЛГК). Саме на ЛГК шдентифкована структура бшьшост1 електронних 1 Д1ркових центр!в забарвлення, вщкршч явища автолокал1зацн д!рок 1 екситошв, екситонного мехашзму генераци центр1в забарвлення. Недол1к ЛГК як об'еклв дослщжень полягае в неможливост1 цшенаиравлено керувати ефектившстю Ух рад1ацшного забарвлення. Рад1ацшна стшюсть кристал1в ЛГК визначаеться сшввщношенням величин юнних рад1уЫв катюна та ашона основи I структурш дефекта на и величину практично не впливають. Перспективними як об'екти дослщжень у цьому вщношенш е кристали галогенщв двовалентних метал1в (ГДМ), вивчення рад1ацшних властивостей яких лише розпочинаеться (за виключенням кристашв флюорит1в). Особливютю класу кристал1в ГДМ (кристали, в яких домшують дефекти за Френкелем) е рад!ацшна стошсть до да рад1аш1 1 висока рад1ашйна чутливють до наявност1 в кристалах домшкових юшв, що вщкривае можливють шляхом легування кристал!в пщвищувати !'х радтшйне забарвлення на два-три порядки пор1вняно з чистими кристалами. 3 шшого боку, кристали ГДМ, в яких домшують дефекти за Шоттю, мають високу рад1ашйну чутлишсть, на величину якоТ практично не впливають домшков! юни.

Електронш та д1рков1 центри забарвлення в ЛГК 1 ГДМ мають ¡дентичну структуру, що вказуе на виршальну роль ашонноТ шдгратки кристала у формуванш центр1в забарвлення. Однак, на вдапну вщ ЛГК, у яких незалежно вщ температури, при яюй опромшюеться кристал, основним електронним центром забарвлення виступае Р-центр, у кристалах ГДМ структура створених рад1ашею

центр ¡в забарвлення визначаеться температурою, при якш опромшюеться зразок. Зокрема, в области К1мнатноТ температуря в кристалах ГДМ, як правило, дом!пують агрегатт електронн! центри забарвлення, локал!зован! в окол! домшкового юна ((Рп+)А-центри), що вказуе на виршальну роль юнних процеав у формуванн! структури центр1в забарвлення в кристалах ГДМ *1 робить Тх перспективними матер!алами для квантовоТ електрошки та оптичного запису шформацн.

Таким чином, актуальшсть розглянутих вище питань зумовила формулювання мети дисертащнноТ робот»: на основ! комплексних рад1ацшних, оптичних, люмшесцентних та електроф1зичних дослщжень розкрити роль юнних процеав у формуванш структури простих I агрегатних центр ¡в забарвлення та в Тх термо- 1 фотошдукованих перетвореннях у кристалах ГДМ.

Для досягнения поставленоТ мети необхщно було розв'язати наступи!задач!:

1. Синтезувати кристали ГДМ: ¡з структурою флюориту (просторова група 0|,: МеР2, 8гС12), галогенцив барио (просторова трупа 02ь'6: ВаХ2, ВаХУ), фторгалогешд'ш бар!ю та стронц'1Ю (просторова група Р4/шпш: ВаБХ, БгРХ). Дослщити структуру точкових дефект!в синтезованих кристал!в: характер входження не!зовалентних дом!шок у гратку кристала, юнний перенос; визначити параметри, що характеризують ротац!ю та дисощащю дом!шково-ваканс!йних дипол1в (ДВД) та Тх агрегат.

2. Вивчити специфику мехашзму генераци центр!в забарвлення в кристалах ГДМ р1зних кристалограф!чыих структур ! роль у цьому процес! власних дефект!в кристал!чноТ гратки та легуючих дом!шок; встановити зв'язок мгж ефективн!стю руйнування рад!ац!ею ДВД ! Тх агрегат!в ! генерац!ею центр!в забарвлення (ЦЗ), визначити граничн! концентрацп ЦЗ на стадп насичення забарвлення кристала.

3. Визначити просторову ор!ентащю електричних дипол!в, як'1 вщповщають за смуги поглинання ЦЗ, дослщити фотошдукований дихроТзм у спектрах поглинання ЦЗ (кристали ¡з куб!чною структурою) та плеохроТзм (кристали з низькою точковою симетр!ею) з метою уточнения структури ЦЗ ! природи смуг наведеного поглинання.

4. Дослщити кшетику утворення простих ! агрегатних центр ¡в

забарвлення, мехашзм фото-, термо- та Х-шдукованих перетворень ЦЗ, температурну залежшсть ефективнослт нагромадження ЦЗ у кристалах з антифренкел1вськими 1 шотшвськими дефектами. З'ясувати роль юнних процес!в у формуванш структури центрт забарвлення та Тх термошдукованих перетвореннях.

5. Детал1зувати умови сшвюнування ЦЗ у кристалах ГДМ за наявност1 в кристал1 двох ашонних пщграток. Вивчити спектроскошю електронних 1 д!ркових ЦЗ у кристалах низькою точковою симетр!ею.

6. Зробити втдб'ф активатор'ш, як1 забезпечують високий енергетичний вихщ радюлюмшесценци I сцинтиляцш у кристалах ГДМ при юмнатнш температур!, та провести вщб^р потенщально перспективних матер1ал1в для сцинтиляцшноУ техшки та квантовоУ електрошки.

Наукова новизна.

Вперше на широкому клаЫ кристал1в ГДМ дослижено взаемозв'язок м1ж юнними процесами та мехашзмами генеращ'У ЦЗ, Ух термо- та фотошдукованих перетворень 1 агрегашУ. Результати лосл1Джень дали можливють уперше:

- встановити принципову вщмшшсть у мехашзмах генераци ЦЗ в кристалах ГДМ 1 ЛГК. Показати, що виникнення ЦЗ в кристалах ГДМ с результатом локал1зашУ носив заряду на дорад1ашйни\ дефектах, пояснити причини вщмшност1 в рад'ющйшй чутливост'1 чистих кристал!в ГДМ, як1 мютять дефекти за Френкелем (рад1ацшно стшк! матер1али) 1 кристал1в, як1 мають за Шот™ (рад1ащйно чутлив1 матер1али в област1 к1мнатноУ температури);

- показати, що незалежно вщ структури кристата, типу 1 валентное^ домшжових юшв, мкця (тополопУ) лока.'нзацп носив заряду при низькотемпературному опромшенш юшзуючою рад1ащею в кристал1 генеруються електрично заряд же ш центри забарвлення. При нагр1ванш рад1ацшно забарвлених кристал1в унаошдок юнноУ релаксащУ ЦЗ набувають електронейтральноУ структури;

- довести, що виникнення агрегатних електронних ЦЗ у кристалах ¡з структурою флюориту е результатом "вщщеплення" анюнноТ ваканс!У вщ д1ркового ЦЗ ¡з наступним захопленням п ГА-центром; уточнити структуру агрегатних ЦЗ у флюоритах, вщкритн дв1 нов1 модиф1кащ! РА(1)-центр1в, вперше в кристалах флюорилв

зафксувати наявшсть Уко-, Ме°(1), Ме°(2)-центр!в;

- розробити новий метод оцшки сил осцилятор1в смуг поглинання ЦЗ в кристалах ГДМ; вщкрити в кристалах ГДМ ефект "рад!ацшноУ пам'ят1" та пояснити мехашзм його виникнення;

- вперше рад!ацшним шляхом забарвити кристали ВаХ2, вим1ряти спектральш та азимутальш характеристики Ук-, Ука-, ("У^Ьа-. РА(1)-, РА(П)-, Р(1)-, Р(П)-ЦЗ у кристалах ВаХ2, визначити просторову ор1ентацпо Ух електричних дипол!в, дати штерпретащю природи смуг наведеного поглинання;

- зробити кшьккну оцшку частки ДВД, що беруть участь у формуванш ЦЗ, оц'шити граничш концентращУ простих I агрегатних ЦЗ в кристалах ГДМ; оцшити величину локальних збурень, яю вносять у гратку кристала не1зовалентш домшки та Ух вплив на енергетичш параметри, що характеризують реор!снтац!ю та дисощащю ДВД; виявити струми зарядово нескомпенсованих домшково-вакансшних агрегат!в;

- дослщити структуру активаторних ЦЗ в кристалах ГДМ, легованих ртутепод!бними юнами (ТГ+(1)-, ТГ+-, Т1°(1)-, Т1°(2)-, РЬ -центр!в); серед ус1еТ сукупноеп легуючих домйиок вдабрати активатори, як! забезпечують високий енергетичний вихщ радюлюмшесценщУ та сцинтиляцш при юмнатнш температур!.

Практичне значения одержаних результатов.

На основ! проведених дослщжень вшбрано пор1вняно вузьке

коло об'еюпв, як! е перспективними материалами для квантовоУ

електрон!ки та дозиметр1У юшзуючих випром!нювань.

1. Сцинтиляц!йн! матер!али. Кристали ГДМ е перспективними сцинтиляторами, як'1 здатн! скласти конкуренц!ю ¡снуючнм. Зокрема детектори Х-випром!нювання, виготовлеш з кристал!в 8гС12-Еи2+, за своУми параметрами близью, а за окремими параметрами переважають детектори На1-Т1.

2. Термолюмшесцентш дозиметри. Деяк! ¡з легованих кристал!в ГДМ, опром!нен! Х-рад!ащею при юмнатнш температур!, мають потужн! максимуми терм!чного висв!чування в облает! 120-140°С, штенсившсть яких лшшно зростае !з дозою опромшення, а, отже, можуть бути використаш як термолюм!несцентн! дозиметри.

3. Матер!али для квантовоУ електрошки. Кристали ГДМ, леговаш одновалентними Ме+ -юнами (Ме+=и+ДЧа+,К+ДЬ+,С5+,ТГ), п!сля Х-опром!нення мктять домшково-ваканешш електронн! центри

4

забарвлення типу (F2+)a-, Ме°(1)-, Ме°(2)-центр1в. Як вщомо з л1тератури, кристали, що мютять так i центри, е перспективними матер'1алами для квантовоТ' електрошки. Перевага крислишв ГДМ над ЛГК очевидна: в кристалах ГДМ перел!чеш центри утворюються безпосередньо пщ час опромшення кристала, а концентращя самих центр1в на один-два порядки вища пор1внянно з ЛГК.

Особистий внесок автора полягае в розробщ ф1зичних щей, описаних в дисертацп, постановщ завдань дослщжень та вибор! метод i в 'ix виршення, а також у штерпретацп та узагальненш наукових результате, отриманих автором i ствробшшками пщ його кер!вництвом. Bei статт}, наведен! у списку лггератури, написан! автором особисто. Ochobhí науков! результата ориг!нальн!, захищеш авторськими св!доцтвами, надрукован! провщними науковими журналами i доповщались особисто автором на м!жнародних конференц!ях. У працях, виконаних разом Í3 ¡ншими сшвавторами, частка участ! автора дисертац!йн01 роботи р!вноцшна частц! ¡нших aBTOpiß. У робот! узагальнен! результати досл!джень, як! проводилися на кафедр! ф1зики УкраТнського державного л!сотехн!чного ун!верситету в рамках держбюджентних та госпдогов!рних тем. кер!вником яких був автор. Bei дослщження в област1 низьких температур (4,2-77 К) проведен! в крюгеннш лаборатори Льв!вського нац!онального ун!верситету ¡мен! 1вана Франка.

Апробацш результатш дисертацп'.

Ochobhí результати дисертащйно!" роботи допов!дапись на наступних сем!нарах, симпоз!умах ! конференциях: Всесоюзних нарадах по люмшесценцн (м. Рига, 1980р.; m.Píbhc, 1984р.; м.1ркутськ, 1968р.; м.Рига, 1970р.; м.Ставрополь, 1973р.; м.Кишишв, 1976р.; м.Льв!в, 1978р.); Всесоюзних конференц!ях по синтезу, виробництву та використанню сцинтилятор!в (м.Харк!в, 1968р.; m.XapKÍB, 1982р.); Всесоюзних нарадах з рад!ацшно1 ф1зики (м.Рига, 1978р., м. Рига, 1983р., м.Рига, 1986р.); Всесоюзних симпоз!умах "Люмшесцентн! приймач! та перетворювач! ¡он!зуючих випромшювань " (мЛркутськ, 1982р.; м.Талл1н, 1985р.; м.Льв!в, 1989р.); VIII Всесоюзному симпоз1ум! по спектроскопа кристал!в (м.Свердловськ, 1985р.); М!жнароднш конференц!!' з екситонних процес!в у конденсованому середовищ! (Австрал!я, Дарвш, 1994); II

5

]УПжнародному CH\ino3ÍyMÍ по люмшесцентних детекторах та перетворювачах юшзуючого випромшювання (Естошя, Таллш, 1994); М1жнародшй наукови! конференцп, присвячешй 150-р1ччю вщ дня народження 1вана Пулюя (У краша, JIlbíb, 1995); М1жнароднш конференцП" з неоргашчних сцинтилятор1в i íx застосування (Нщерланди, 1995); IX лижнароднш конференцп з рад1ацшно-1 ф1зики i xímíí неоргашчних матер1ал1в (Росйя, Томськ, 1996); III М1жнародному симпоз1ум1 по люмшесцентних детекторах та перетворювачах юшзуючого випромшювання (Полыца, Устронь, 1997); X М1жнароднш конференцп з рад1ацшних ефегав у д!електриках (ЬПмеччина, Джена, 1999); X \пжнароднш конференцп з рад1ацшно\' ф1зики i xímí'í неоргашчних матер1ал1в (Рос^я,Томськ, 1999); IV М1жнародному симпоз1ум1 по люмшесцентних детекторах та перетворювачах юшзуючого випромшювання (Рига, Латв1я, 2000).

публ1кацн.

За матер1алами дисертацшноТ роботи опубл1ковано близько 108 наукових праць, з яких 57 основних наведен! в kíhuí автореферату.

Структура i ов'ем дисертацп.

Дисертацшна робота включае вступ, плеть роздшв i висновки, як1 викладеш на 192 сторшках машинописного тексту; 87 рисунк1в, 38 таблиць i список л!тературних джерел, який нал1чуе 538 найменувань.

ОСНОВНИЙ 3MICTРОБОТИ

У BCTyni обговорюеться актуальнють теми, коротко описуеться 3míct роботи, сформульоваш ochobhí положения i висновки, що виносяться на захист, новизна, наукова i практична цшшсть задач, що розв'язаш при виконанш дисертацШно!' роботи.

У першому роздш1 розглянуто природу точкових дефект1в кристал1в Í3 структурою флюориту i виникнення антифренкел!вських анюнних вакансш у кристалах флюорит1в при Тх легуванш одновалентними металами Ме+ (Ме+= Li+, Na+, К+, Rb+, Cs+, ТГ) i киснем (О Чонами). Методами струм1в термостимульовано\' деполяризащ1 (ТСД) та поляризацп (ТСП) показано, що Ме+-юни входять у гратку кристалш 3Í структурою флюориту (а 02"-юни в кристали фторид!в лужних земель) як ¡они замщення. Надлишковий

негативний електричний заряд домшкових юшв компенсують позитивно заряджеш анюнш ваканси. При Т>Та (Та - температура термодисощаци дом1шково-вакансшних дипол1в) компенсащя електричного заряду мае об'емний характер: Ме5+-юни 1 мобшьш Уа+-ваканс11 просторово роздшеш. При ТсТа пщ д1ею кулошвськоУ взаемодП' компенсащя заряду набувае локального характеру, в кристал! утворюються ¡зольоваш ДВД - Ме+(1) I 02"(1)-центри. Доля агрегатних центр1в навггь у високолегованих кристалах не перевищуе 1-3% вщ загальноТ концентраци дипол1в. Модел! дипол!в 1 Тх проевших агрегат1в наведеш на рис.1, а юльюеш параметри, що характеризуют реор1ентащю та термодисощащею дипол1в 1 домшково-ваканешних асощат1в, наведеш в табл. 1-2.

Таблиця 1

Параметри дипольноУ релаксащ'У кристал1в 8гС12-Ме+

Кристал тт,к Е, еВ со0,с"'

БгСЬ-П 91,5 0,205 0,534-Ю10

83,0 0,195 0,21810м

БгСЬ^а 122,5 0,280 0,688- 101и

БгСЬ-К 112,5 0,250 0,394-Ю10

БгСЬ-КЬ 92,0 0,210 0,882-Ю10

ЗГСЬ-СБ 80,0 0,185 0,145-10"

Таблиця Параметри термодисощаци ДВД у кристалах 8гС12-Ме+ (Тт-температура, е-енерпя активацм, Езв-енерпя зв'язку)

Кристал Т К 1 тэ 8, еВ Езв, еВ

БгСЬ-ЬГ 228 0,52 0,64

8гС12-№+ 230 0,52 0,46

БгСЬ-К" 210 0,46 0,42

8гС12-11Ь+ 238 0,54 0,66

8ГС12-С5+ 242 0,61 0,85

+ +

Me +V

Me (2)

О Л/Тс /"14

2+ -Me F

q o+

vfl+ Me+ О

Piic.l. Модел! точкових дефекте у кристалах флюорипв, легованих не1зовалентними домшками

В ycix дослщжуваних кристалах енерпя реор1ентацшного руху анюнно'1 вакансп' Ег (енерпя реор1ентацн ДВД) менша за енерпю npocTopoBo'í Mirpauiï Е0 вшьноТ amonHoï вакансп (Ео=0,34-0,36 еВ у SrCl2 i Ео=0,50-0,55 еВ у CaF2). Вперше на кристалах флюорит1в дослщжено залежшсть енергн реоркнтацп (Er) i термодисощацп (Td) ДВД вщ po3MÍp¡b домшкового ¡она (рис.2): 3i збшьшенням величини pÍ3HHHÍ Дг po3MÍpÍB рад1уса катюна основи (г) i домшкового ioHa (гме+), енерпя peopieHTauiï Ег зменшуеться. Розроблена феноменолопчна теор'ш, яка задовшьно описуе зм'шу величини

ПО 1,12 1,0в 1,04 1,00 0,60 0,50 0,40

азо\

и1

к

\

2'

-Л

7;

-л

/А

9—

■•"--ЧУ

ЛЙ+1/Г

_

т*

ч

V

-0,3 О +0,3 АГ, им

Рнс.2. Залежшсть енергп активацп реор!ентацп (1 1 Г) \ дисощащУ (2 1 2') вщповЬно ДВД \ МА+-центрт вщ р!зниш ¡онних рад1успв домшкового канона та катюна основи

енергп реор^ентацп диполя АЕГ у залежност1 вщ р1знищ у величин! юнних рад!ус1в катюна основи ! до.\пшкового ¡она. Зменшення енергп реор!ентацп ДВД (Ег) зумовлене змщенням ХЧошв у напрямку ашонно! вакансй' 1 локальними мехашчними напруженнями в кристал!чшй гратщ в окол1 домшкового ¡она.

При Х-опромшенш кристалш, легованих не1зовалентними домшками, синхронно з ростом концентрацп центр!в забарвлення зменшуеться концентращя ДВД. Рад1ацшне руйнування дипол1в с результатом локал!зацш електрошв 1 д!рок на ДВД. У випадкг кристалш, легованих Ме - або О '-юнами, зменшення концентрацп вщбуваеться внаслщок утворення РА - ! Укв-центр1в:

Ме+Уа+ + е' ^ Ме+Уо0 = Бд, (I)

Ме+Уа+ + е+ Ме+Уа+е5+ = Уко- (2)

Якщо кристал опромшювати при температурах, нижчих за температуру автолокал1зац11 д1рок, то руйнування дипол!в вщбуваеться лише внаслщок протжання реакцн (1), оскшьки д1рки автолокал1зуються в гратщ кристала:

е+ -» es+ s X2~ = VK. (3)

За даних умов концентращя утворених рад1ацкю РА-центр1в сшвпадае з концентращею зруйнованих рад1ащею диполт: nF = nd. Ця piBHicTb покладена в основу запропонованого нового методу визначення сил осцилятор^в смуг поглинання FA-ueHTpiB i МА+-ueHTpie [nM = 2-nd], який базуеться на комплексному ви\прюванш cneicrpiB наведеного поглинання (формула Смакули) та струм1в ТСД (формула Бучч1) забарвлених кристал1в.

Поряд з реакщями (1) та (2), яю вщображають мехашзм генерацн центр1в забарвлення, при Х-опромшенш кристал!в паралельно проходять рекомбшащшн процеси (центрами рекомбшацп виступають центри забарвлення), як1 зумовлюють знебарвлення кристала пщ flieio Х-промешв:

e' + VKse" + X2'->X2=*->2X" + hv,, (4)

е" + VKD = е" + Me+Va+es+ -> MeXV -» Me+Va+ + 2Х" + hv2, (5) е+ + FA = е+ + Me+Va° -> Me+Va°es+ -> Me+Va+ + 2X" + hv2. (6) На стад1'1 насичення забарвлення кристала встановлюеться динам1чна р1вновага м1ж процесом генерацн центр1в забарвлення (реакцн (1)-(3)) та висвппювальною д1ею Х-промешв (реакцн (4)-(6)). Вперше зроблено кшькюну оцшку ефективност1 рад1ацшного руйнування дипол!в Х-променями. На стада насичення забарвлення кристала доля дипол1в, зруйнованих рад1ащею (And), складае 10-20 % В1Д загальноТ кшькост1 дипол!в Nd у кристалл При BMicTi домшки 1019см"3, концентращя центр'т забарвлення складае приблизно

io 1 ,

10 см" , що е граничною концентрацию для ЛГК.

У другому роздш наведеш результати дослщжень мехашзму генерацн електронних центр1в забарвлення (простих i агрегатних) у кристалах флюорипв, легованих лужними металами та киснем, просторово'1 ор1ентац'п електричних дитшв у центрах забарвлення, peopieHTani'i, arperani'i та термодисощаци асоцшованих центр ¡в забарвлення, мехашзму i'x фото-, термо- та рентгеношдукованих перетворень.

Вказано на виршальну роль ¡онних процеав у формуванш структури ЦЗ. Встановлено, що структура електронних центр1в забарвлення залежить вщ температури опромшнення рад1ащею зразка. Якщо кристал опромшювати при Т < Т0 (Т0 - температура м1грац11 вшьних ашонних вакансш V/), то в гратщ кристала

виникають Бд-центри (реакщя (1)). За наявносп юнного переносу позитивно заряджеш анюнш вакансп ефективно захоплюються РА-центрами, яга мають негативний стосовно кристал1чноТ гратки заряд. У результат! юнноТ релаксацн в кристал! генеруються елсктронейтралып (Р2+)А-центри (МА+-центри):

V/ + РА н V/ + Ме+Уа° -> Ме+(Уа+)2' = (Р2+)А - МА+. (6)

У результат! проходження реакцп (6) в ¡нтерваш температур Т0 < Т < Та (Т0 - температура м!грацн ан!онно'1 вакансп, Та -температура дисощацп ДВД) основним електронним центром виступае МА+-центр.

При Т > Та унаслщок термодисощацп ДВД у гратщ кристала виникають вшьш ашонш вакансГь Опром!нення кристала за даних умов супроводжуеться виникненням "чистих" Р-центр1в. За наявност! в кристал! терм!чно стаб!льних МА+-центр!в мобшып Р-центри локал!зуються на них з утворенням Кд+-центр!в:

Ме+Уа+ ме+ + V/ ; е- + V/ -> Уа° = Р; У/ + Ме+(УЛ"^Ме+(У/)3=^А+. + (7)

Модел! електронних центр!в у кристалах МеР2-Ме+ наведен! на рис.3. Методом фото!ндукованого дихроТзму визначено просторову ор!ентац!ю електричних дипол!в, що вщповщають за смуги поглинання, сили Тх осцилятор!в ! просторову ор!ентащю ос! симетрп центр1в забарвлення.

Термоактивацшш параметри МА+-центр!в забарвлення в кристалах СаР2 визначен! вперше (табл. 3 ! 4; рис.2).

Аналог!чн! дослщження проведен! на кристалах фторид!в лужних земель, легованих киснем.

Таблиця 3

Параметри реор1ентаци та дисощацп МА+-центр!в в СаР2-Ме+

Кристал Реор!ентац!я Дисощащя Дг, нм

тт, к 8т, еВ Та, К £а, еВ

СаР2-Ы+ 184 0,56 382 1,19 -0,036 ;

СаР2-Иа+ 208 0,64 380 1,16 -0,006 '

СаР2-К+ 172 0,53 345 1,05 +0,029 :

СаР2-Шэ+ 144 0,44 378 1,16 . +0,045

H^LTI

ф 1 О J ts

ь- —Ê И3

ö о в

2+ - + + Me F Me e

Рис.3. Модел! електронних центр!в забарвлення в кристалах MeF2-Me+

Таблиця 4

Параметри peopiem-auit i дисощацп МА+-центр1в в SrCl2-Me+

Кристал Реор1ентащя Дисощащя Дг, нм

Tm, к sm, eB Td, к sd, eB

SrClrLi+ 147 0,30 202 0,65 -0,023

SrCl2-Na+ 129 0,25 193 0,37 -0,012

SrCl2-K+ 118 0,22 199 0,43 +0,028

SrCb-Rb+ 109 0,19 204 0,48 -0,047

У кристалах МеР2-Ме+ створен! рад1ащею при низьких температурах РА-центри (реакщя(1)) при нагр1ванш кристала зазнають перетворень за схемою РА —>МА+——»Яд1". Перетворення одновакансшного РА-центра у двовакансшний можуть вщбуватися лише внаслщок просторовоТ лиграци анюнних вакансш (вакансшний мехашзм, реакщя (6)) або за участю мобшьних Б-центр1в (Р-мехашзм): РА н Ме+Уа° -ТТ-+ Ме+ + Уа°; V.0 + Ме+Уа+ Ме+(Уа+)2" = МА+. (8) Детальш дослщження термошдукованих перетворень в кристалах СаР2-Ме+ 1 8гС12-Ме+ виявили, що вони вщбуваються за участю рухливих анюнних вакансш, причому утворення МА+-центрЬ мае декшька стадш наростання. Зокрема, в кристалах БгСЬ-К" перетворення проходять за наступною схемою:

- перша - низькотемпературна стад1я РА->МА+-перетворень (Т=125-^135 К) пов'язана з наявшстю в кристал1 зарядово нескомпенсованих домшково-вакансшних центр1в (Ме+(0)- I Ме+(2)-центр1в, рис.1). При опромшенш кристала на цих центрах генеруються {УКА-РА(1)}-комплементарн1 пари. МА+-центри виникають внаслщок РА(1)—сг->МА+-перетворень:

Ьух —> е",е+; е+ + Ме+ -> Ме+е3+= УКА-; е + Ме+(2) = е + Ме+(2Уа+) -> Ме+Уа°Уа+ = РА(1)П П]; РаО^.Ц-Т^^А^М/. (9)

Температура, при якш проходить реакщя (9), ствпадае з температурою реор!ентащ1 Ме(2)-центр1в. Вклад реакцн (9) у сумарний вихщ Рл—>МА+ перетворення складае величину приблизно 5-10%.

- друга (основна) стад1я наростання МА+-центр1в (Т=130ч-145 К) зумовлена термодисощащею Уко-центр1в (рис.4). Термодисощацш У ко вщбуваеться як за рахунок вщщеплення д1рки, так \ анюнноТ ваканс1\'.

При д1рковому мехашзм1 розпаду Уко-центра мае мюце знебарвлення кристала, яке супроводжуеться термолюмшесценшею: Уко> РА: Уко з Ме+Уа+е3+ —¡^ Ме+У/ + е+; РА + е+ = Ме+Уа° + е+ Ме+Уа+ + (10)

V

V

КА

о

0

V

ко

О

2+

О

2+ + +

Бг С1 Ме Ме е

Рис.4. Модел1 д1ркових центр1в забарвлення в кристалах 8гС12-Ме+

При вакансшному мехашзм'1 розпаду Уко-центр1в вившьнеш вакансй захоплюються РА-центрами (реакщя (6)) 1 зумовлюють виникненыя юнних термострум1в. У кристалах ЗгС12-К+ д1ркова термодисощащя передуе анюннш термодисощацп (зсув за шкалою температур складае ДТ=5-7 К).

- третя (високотемпературна) стад ¡я РА—>МА+-перетворень е наслщком пром1жно1 локал1защ1 ашонних вакансш бшя ДВД: Уа+ + Ме+Уа+ -> Ме+(2-Уа+); Ме+(2-Уа+)—Ме+Уа+ + Уа+;

У0+ + РА->МА+. + (11)

Основний вклад в РА-»МА+-перетворення вносить реакция (6), вклад реакцш (10) 1 (11) складае 10-15 % вщ сумарно'1 величини.

Зворотн1 МА+->РА-перетворення в забарвлених кристалах можна здшснити шляхом шдсвпгки кристала при низьких температурах в МА2+- або МАЗ+-смугах. У науковш л ¡тер ату р! загально прийнято вважати, що РА-центри, яю виникають при МА+-знебарвленш, щентичш РА-центрам, як! створюе в кристал1 рад1ащя. Така тотожшсть РА-центр1в мае м1сце при фотоюшзацп МА+-центр1в:

(Р2+)А + Ьу-> Ме+-2V/ + е"; е" + Ме+Уа+ = Ме+Уа° = Бд. (12)

Нами показано, що при фотозбудженш в област1 МА2+-смуги поглинання МА+-центри розпадаються внаслщок Тх термодисощацп: одна з б1вакансш внаслщок кулошвського вщштовхування здшснюе перескок у напрям1 [100], а електрон локал1зуеться на ДВД:

(Р2+)А + Ьу -» Ме+(Уа+)2"* Ме+Уо0Уя+ -> РА(1). (13)

Модель РА(1)[юо]-центра наведена на рис.3. При нагр1ванш кристала, що мютить РА(1)-центри, анюнна ваканздя, яка знаходиться в окол1 РА-центра, здшснюе зворотний термоактиващйний перескок з утворенням МА+-центра:

РА(1) = Ме+Уа°У/ Ме+(У/)2- = (Р2+)А з МА+. (14)

За умови протшання реакци (14) вклад низькотемпературноТ стада (Т = 125-И35 К) досягае 90-95% вщ сумарного виходу РА -» МА+ термошдукованих перетворень.

При знебарвленш кристала у високоенергетичнш МАз~-смуз1 поглинання фотошдуковане руйнування МА+-центр1в в1дбуваеться як-шляхом IX термодисощацп (реакщя (13)), так 1 за рахунок фотоюшзацп (реакщя (12)).

1ндуковаш Х-рад1ащею МА->Р А-перетворення проходять внаслщок самореабсорбцп а-люмшесценцп МА+-центр1в ¡з наступною фотоюшзащею або термодисощащею (реакцп (12) I ПЗ)).

В кристалах флюорит1в утворення 11А+-центр1в вщбуваеться при температурах, при яких Р-центри стають мобшьними та захоплюються МА+-центрами:

Уа° + Ме+(Уа+)2" Ме+(Уа+)з2' = (Р3+)А - КА+- (15)

У третьему роздш наведеш результати дослижень електричних, оптичних 1 рад1ащйних властивостей кристал1в галогенов барио (просторова трупа Ог^6, точкова симетр'ю анюшв

Cs). Чист-i кристали BaX2 (Х=СГ,Вг",Г) пщ д!ею Х-промешв не забарвлюються. Подобно до кристагив флюорит1в кристали ВаХ2 рад!ацшно забарвлюються, якщо i'x легувати ¡онами лужних метагпв. У Х-опромшених кристалах ВаХ2-Ме+ генеруютьсяя Бд-центри (Т < 150 К) або F-центри (160 К < Т < 300 К). Утворення електронних центр ¡в забарвлення е результатом локашацп електрошв на дорад1ацшних ашонних вакансиях, яю компенсують надлишковий негативний заряд Mes+-ioHiB. При низьких температурах (Т < 200-^220 К) компенсащя електричного заряду домшкових ioHiB мае локальний характер: анюнш вакансИ' локашуються бшя домшкових ioHiB, утворюючи ДВД (Ме5+(1)-центри). Про i'x наявнють у кристалах свадчить дослщження струм ¡в ТСД.

Основна вщмшшсть струсив ТСД в кристалах ВаХ2-Ме+ вщ легованих кристалле флюорит1в полягае в тому, що на термограмах струм1в ТСД у кристалах ВаХ2 замють одного максимуму ТСД, що характерно для флюорипв i ЛГК, спостер1гаеться низка максимум1в як дипольно!', так i просторово!" юнно!" релаксацп. 1х величина, температурне положения та енерпя активаци залежать вщ напрямку прикладання напруженост1 зовншнього електричного поля. Виникнення декшькох максимум1в ТСД зумовлено неекв1валентшстю позицш X' -ioniB стосовно домиикового катюна. У кристалах ВаХ2 ioH Ва2+ оточений дев'ятьма анюнами. Конфщуращя анюшв утворюе дещо порушену Djh-cuMerpiio: чотири ан'юни знаходяться в позицп Xf, а п'ять - в позицп Хц'-юшв. У випадку кристал1в ВаС12 вщстань м1ж Ва2+ i СГ-¡онами змшюеться в межах 2,86-^3,58 А0. Дослщження струм1в ТСД i ТСП показали, що в юнному перенос! беруть участь обидв1 анюнш шдгратки кристала. Перескоки анюнних ваканеш типу Xf-^Xf, Хи"—>Хц", Xf—>Х] 1, X]f->Xf с неекв1валентними i потребують р1зних енергш терм1чно'1 активаци, що i зумовлюе виникнення цшо!" низки максимум'ш ТСД.

При X-onpoMiHeHHi кристал1в концентращя ДВД (Ме+(1)-центр1в) зменшуеться, спад Ме+(1)-центр1в супроводжуеться забарвленням кристала. На стадп насичення забарвлення кристала концентращя ДВД у кристалах ВаС12-К+ зменшуеться на величину до 50 % вщ початкового значения. Зменшення концентращ\' дипол1в е результатом локал!зацп електрошв на ДВД. Д1рки автолокагнзуються в непорушенш гратщ кристала (Т < 80-й 30 К) або локагнзуються на ДВД (180 К < Т < 260 К):

Х-промеш -» е", е+:

е" + Ме+(Уа+). -> РА(1); е" + Ме+(УД, -> РА(П),

е+ -> е5+ ^ (Х1"ХП")+ - Ук ; е+ + Ме+Уа+ -> е5+Ме+У/ = Уко. (16) Центри забарвлення, як! генеруе рад1ащя при низьких температурах (реакци (16)), мають надлишковий стосовно гратки кристала електричний заряд \ виступають центрами випромшювально'Г рекомбшацп:

е + е3 -» (е3°) -» С1," +С1„" + Ьу

300 нм>

е + е5+Ме+Уа+ -> е5+Ме+Уа° -> С\{ +С1„" + Ме+Уя+ + Ьу440 „„; е+ + Ме+Ув° -> е3+Ме+Уя° -> С1,"+С1„" + Ме+У0+ + Ьу440нм. (17)

На стад!!' насичення забарвлення кристала встановлюеться дина\пчна р1вновага м1ж генеращею центр!в забарвлення (реакцп (16)) I висвгглювальною д1ею Х-промешв (реакцп (17)). Перехщ ви електрично заряджених центр'ш забарвлення до центр1в, що мають електронейтральну структуру, вщмшний в1д флюорит1в \ проходить за вщсутност1 агрегаци електронних ЦЗ. Специфка зумовлена тим, що в кристалах ВаХз-Ме+ термодисощащя РА-центр1в передуе терм1чному розпаду Уко-центр1в. Зокрема, в кристалах ВаСЬ-К" перетворення проходять за схемою: РА з Ме+Уд° —^ Ме+ + Уа° = Ме+ + И; У ко —МеХ+ + е+; е+ + Ме+ -> Ме+е3+= VкA-;

—^ Ме+е5+ + У/; V/ + Ме+ -> Ме+Уа+ = Ме+( 1). (18)

У результат! проходження реакщй (18) {РА-УК0}-пари перетворюються в {Р-УКА-}-комплементарш пари.

Спектр поглинання Р-центр1в в рад1ацшно забарвлених кристалах ВаХ2 тотожний ¡з Р-спектром аддитивно забарвлених кристал1в 1 мктить чотири смуги (А-, В-, С- 1 Э-смуги поглинання; рис.5).

Спектр поглинання РА-центр1в теж складаеться ¡з чотирьох смуг поглинання. При переход'1 вщ РА- до Р-центр!в мае мюце лише зсув смуг поглинання в короткохвильову область спектра без змши Ух поляризацшних властивостей.

Виходячи з точковоУ симетри Рг 1 Рц-центр1в в кристалах ВаХ; (С5-симетрй), в спектр1 поглинання повинш проявлятися плеть смуг поглинання, так зван! ¥11а]-, Р,[Ь]-, Р,[с]-, Р„[а1-, Р„[Ь]- 1 Р„[с1-компоненти. Спектр поглинання, що спостер'1гаеться на експериментк е результатом перекривання спектр1в окремих Р-компонент:

д

2,0

Ю

400 500 600 700 Я,ни

Рис.5. Спектр наведеного поглинання крнстала ВаС12-К (площина с), опромшеного при Т=200 К: 1 - Е| | Ь; 1'-е11д.

- А-смуга - суперпозищя Р[[а] 1 Р^1 - компонент;

- В-смуга - РпМ - компонента;

- С-смуга - Ри'с1 - компонента;

- О-смуга - суперпозищя р/Ь] \ РП[Ь! - компонент.

У четвертому роздин розглянуто рад1ацшш властивост1 кристал1в ГДМ з дефектами за Шоттю (кристали МеРХ 1 ВаХУ; Ме=8г,Ва, Х,У=С1,Вг)- Ц' кристали е рад!ацшно чутливими матер1алами 1 на вщмшу вщ чистих кристагпв ¡з структурою флюориту 1 кристал1в ВаХ2 легко забарвлюються пщ д1ею X-промешв.

Температурна залежшсть ефективносп нагромадження центр!в забарвлення (ЕНЦЗ) в кристалах МеРС1 (БгРСЛ, ВаРС1, ВаРВг) специф1чна (рис.6, крива 1). При Т<200К кристали не забарвлюються. Ра/цацшне забарвлення виникае, якщо кристали опромшювати при Т > 200 К, I зростае з пщвищенням температури, досягаючи максимально']' величини в облает! имнатноТ температури.

в1дн.од.

ь_ /г

А V 1 / 1 / / \

\

Рис.6. Температурш

залежност1 ефективност1 нагромадження центр1в

забарвлення (1), стру\ив ТСД (2) 1 виходу ефекту "рад!ацшноТ пам'ятГ' (3) в кристалах ВаЕС1 (а), ВаИВт (б), БгРС1 (в)

Наявшсть в кристалах МеРХ не1зовалентних домшок (Ме+-юшв), а, вщповщно, домшково-вакансшних дипол1в пщвищуе рад1ацшну чутливкть кристалле при Т<200 К 1 не впливае на ефектившсть забарвлення кристал!в при Т>200 К. 3 двох можливих тишв Р-центрЬ (Р(СГ)- \ Р(Р")-центр1в) Х-промеш генерують лише Р(СГ)-центри.

Дослщження стру\пв ТСД виявили (рис.6, крива 2), що в чистих кристалах МеРХ спостер1гаються максимуми дипольно'1 релаксацп в област1 температур 200-250 К 1 потужний максимум просторовоТ релаксащУ електричного заряду в област1 юмнатнсн температури, швширина якого ДТ^ЮОК. В уах кристалах МеРХ температурна залежшсть ЕНЦЗ вщтворюе криву релаксацн просторового заряду, а виникнення Р-центр1в с результатом локал1зацн електрошв на виьних ашонних ваканЫях, як1 виникають у кристал1 при термоактивацшному розпад1 вакансшннх асощат1в (дефеюпв за Шогпи):

V2-, у+ у+ ->У2~, у+ + у+ •

%1е2+ С1~ г~ кТ ' Ме V УСГ'

-» е",е+: е"+^(СГ)

е+ + Ме+ Ур. -» е5+Ме+= УР. (19)

Терм1чне знебарвлення кристал1в МеРХ настае при Т > 300 К 1

зумовлене рекомбшащею рухливих Р(СГ) - центр1в з УКр -центрами.

Визначеш енергп реор!ентаци вакансшних асощат1в I енерги 1> тсрмодисощацп, а також енерпю м!грацн Р(СГ)-центрш в кристала> МеРС1 та ощнено концентрацио вакансшних асощат1в (дефект1в зг Шоттю) в гратц! кристала, яка складае величину приблизнс 1019-^1020см"3. Вказаш концентрацп дефскт1в за Шотю вщображакш IX р'шноважну величину в кристал1 при температур^ при якп заморожуеться юнний перенос в катюннш пщгратщ кристала.

В крнсталах МеРХ зафжсований 1 дослщжений ефект "рад^ацшноТ пам'ят¡". Дослщжена його температурна залежшсть (рис.6, крива 3) I пояснена природа.

Вперше дослщжено центри забарвлення в кристалах ВаСШг. Нг вщм1ну вщ рщацшно ст1йких кристал!в ВаХ2, кристали ВаС1Вг легкс забарвлюються шд д1ею Х-рад1ацн. Мехашзм виникнення забарвлення проходить за т1ею ж схемою, що 1 в кристалх МеРХ. 1з двох тишв Р-центр!в у кристалах ВаС1Вг рад^ащя генеруе лише Р(Вг")-центри.

Результати дослщжень д!ркових центр!в забарвлення в кристалах ГДМ наведеш в п'ятому роздип. Показано, що в кристалах ГДМ незалежно вщ температури опромшення зразка та типу легуючо\' дом1шки рад!ащя генеруе автолокашзоваш або локашоваш д1рки. В "чистому" вигляд1 автолокал1зоваш д1рки (Ук-центри) ¡снують у гратщ кристала лише при температурах, Я1а ниж1и за температуру М1грацн Ук-центра (Т0). При Т > Т0 д1рки локал!зуються на ДВД, домшкових юнах, домшково-ваканспших агрегатах.

У кристалах БгСЬ-Ме4 при нагр1ванш зразка мае \исце перетворення дфкових центр ¡в за схемою:

Ук _1^УК0 — >Ука~ 1И-М0К >(У2)2д. (20)

Модел1 д1ркових центр!в Ьтюструе рис.4. Реакци (20) вщображають терм^чне звшьнення д1рок з мшких пасток 1 заповнення ними глибших пасток. Паралельно з процесами, яю описуе реакщя (20), вщбуваеться випромшювальна рекомбшащя д1рок з електронними центрами забарвлення, що зумовлюе виникнення д1ркових максимум!в терм!чного висв!чування, д1ркових термострум!в та часткове знебарвлення кристала.

У кристалах ¡з структурою флюориту Ук-центри можуть рухатися. двома способами: без змши напрямку оа центра

(0°-\пгращя) i, змшюючи напрямок oci на 90° (90°-м!гращя). При цьому 0°-м1гращя передуе 90°-Mirpaui'i. Зокрема, в кристалах SrCl2 0°-м1гращя настае при Т>45К (s=0,10eB), а 90°-м!гращя - при Т > 110 К (е=0,2 5-^0,27 еВ).

Змша структури електронних i д1ркових центр!в забарвлення при пщвищенш температури кристала зумовлюе залежшсть структури комплементарних пар, як1 генеруе рад1ащя, ви температури опромшення зразшв. Зокрема, в криталах SrCl2-MeT комплементарш пари ueiiTpin забарвлення мають наступний вигляд: {Fa-Vk}(T < 110 К); {MA+-VKA-} (135 К < Т < 180 К);

{Fa-Vkd} (1Ю К < Т < 135 К); {F-(V2)2a} (Т< 180 К). (21)

Аналопчш термошдуковаш перетворення комплементарних пар центр!в забарвлення спостер1гаються в кристалах CaF2-Me+ i SrF2-Me+. У зв'язку з тим, що у фторидах лужних земель (ФЛЗ) енерп'1 активаци лпграцп Ук-центр1в i ашонних вакансш мають бшьшу величину пор1вняно з кристалами SrCl2, зазначеш перетворення проходять у ФЛЗ при вищих температурах. KpiM того, на високотемпературнш стадн (Т > 350 К) зам1сть [F-(V2)2A] пар у ФЛЗ рад1ащя генеруе [11А+-(У2)2А]-комплементарш пари.

В кристалах ВаХ2 в утворенш Ук-центр!в беруть участь обидв1 ан1онн1 шдгратки кристала. Спектр поглинання Ук-центр1в мае ч!тко виражену азимутальну залежшсть, яка вщтворюе його просторов}' opieHTaniio. Термошдуковаш перетворення д1ркових центр1в проходять за Tieio ж схемою, що i в кристалах 13 структурою флюориту (реакци (20)). Вщмшшсть полягае в тому, що в кристалах ВаХ2 термодисощащя РА-цснтр1в передуе терм1чному розпаду VKD-neHTpiB. Як наслщок цього, при нагртанш забарвленого кристала перехщ вщ просторового до локального способу компенсацп електричних заряд1в вщбуваеться без arperaui'i електронних центр1в забарвлення.

У шостому роздЫ наведеш результати дослщжень люмшесцентних npouecie, як1 проходять в кристалах ГДМ пщ д1ею Х-рад1ац11.

Власна люмшесценщя кржлишв ГДМ проявляеться при низьких температурах i зумовлена випромшювальною ашгшящею автолокал1зованих екситошв (АЛЕ).

Енергетичний вихщ люмшесценцп АЛЕ при' температур!

кигпння рщкого азоту в кристалах ВаХ2 досягае 20-25 % i pi3Ko спадае при температурах, вищих за автолокал!защю д1рок. Терм1чний спад виходу св1чення АЛЕ супроводжуеться виникненням а-люмшесценцп. В кристалах i3 структурою флюориту вихщ а-люмшесцешщ досягае максимально! величини при температур! термодисощаци УКо-Центрт, а в кристалах ВаХ2 - при температур! термодисощаци FA-ueHTpiB. На в!дм!ну вщ ЛГК, у яких а-люм!несценц!я проявляеться лише при д1рковому мехашзм! рекомбшаци, в кристалах ГДМ а-люмшесценщя проявляеться як при д!рковому, так i при електронному мехашзмах рекомбшаци: е+ + FA es+Me+Va° -» Me+VG+ + hva,

e' + VKD -> e + es+Me+V/ -> es+Me+Va° -» Me+Va+ + hva. (22) В кристалах ГДМ, легованих гомолопчними ан!онами, спостер1гаеться люм!несценц!я (X'Y~) локал!зованих екситошв ¡з значним енергетичним виходом у облает! юмнатноУ температури.

Талш, який е класичним активатором для ЛГК, в кристалах ГДМ зумовлюе виникнення активаторного св!чення шд д!ею Х-промен!в лише при температурах Т < Т0 (Т0-температура Mirpaui'i в!льних ан1онних ваканс!й). У спектрах рентгенолюмшесценцп кристал!в МеХ2-Т1+ спостер!гаються дв! смуги люмшесценщк короткохвильова смуга виникае при верхньому, а довгохвильова - при нижньому механ!змах рекомбшаци:

е" + Т12+(1) Т1+(1) + hv,; е+ + ТГ(1) Т1+(1) + hv2. (23) При "розмороженш" юнних процепв (Т > Т0) вих!д тал!ево1 рентгенолюмшесценцп зменшуеться, що е наслщкоги термо!ндукованих перетворень:

Т12+(1) = Tl2+Va+ —^ Т12+ + V/;

У/ + ТГ(1) s V/ + Tl°Va+ -» T1°-2V/ = Tl°(2). (24)

Реакц!я (24) описуе мехашзм переходу заряджених ЦЗ в ЦЗ з електронейтральною стосовно гратки кристала структурою.

В кристалах МеХ2-РЬ при Х-збудженш спостер!гаються дв! смуги люмшесценца: короткохвильова смуга зумовлена випромшювальною антлящею локал!зованих б!ля РЬ2+-!он!в екситон!в, а довгохвильова - тунельною рекомбшащею {VK-Pb+}-комплементарних пар.

Проведений аьшпз природи температурного гас!ння виходу активаторноУ рентгенолюмшесценцп в кристалах ГДМ. Спад виходу

активаторноУ рентгенолюмшесценщУ в кристалах ГДМ (Т>150^200К) зумовлений юнними процесами, внаслщок яких електрично заряджеш активаторш ЦЗ, яю виступають центрами випромшювальноУ рекомбшащУ, набувають електронейтральноУ структури. Високий вихщ активаторного св!чення в обласп шмнатноУ температури в кристалах ГДМ можуть забезпечити лише домппки, яю створюють у гратщ кристала глибок1 безвакансшш пастки для д{рок. До таких домппок належать гомолопчш анюни I Еи2+-юни. В кристалах ГДМ, легованих еврошем, енергетичний вихщ рентгенолюмшесцентний в облает! температур 100-500 К практично не залежить вщ температури опромшення зразюв, що робить Ух перспективними матер1алами для створення нових радюлюмшофор1в 1 сцинтилятор1в. В свою чергу, кристали ГДМ, леговаш лужними 1 ртутепод1бними юнами, в яких рад1ащя в област1 юмнатноУ температури генеруе агрегатш центри забарвлення типу (Р2+)а, Ме°(1) 1 Ме°(2)-центр1в, е перспективними матер1алами для квантовоУ електрошки.

висновки

Комплексш дослщження оптичних, електричних 1 рад1ашйних властивостей широкого класу кристалш ГДМ (чистих \ легованих набором активатор1в), яю вццлзняються м1ж собою просторовою симетр1ею кристал1чноТ гратки, типом власних дефект1в, дозволили вивчити загальш законом1рност! мехашзму генеращУ ЦЗ в кристалах ГДМ, природу ЦЗ, роль юнних процес1в у формуванш Ух структури 1 в термо- та фотошдукованих перетвореннях ЦЗ:

1. Стабшын ЦЗ виникають у кристал1 ГДМ у результат! локал1заци нос1Ув заряду на дорад1ацшних точкових дефектах.

2. За своею рад1ацшною чутливютю чист1 кристали ГДМ подшяються на дв1 групп: кристали, як1 шд д1ею Х-промешв не забарвлюються (флюорити, ВаХ2), 1 кристали, як1 легко забаЬвлюються Х-променями в облаем температур 200н-300 К (МеРХ, ВаХУ). В основ1 такого подиту покладено природу власних точкових дефект1в кристал^ноУ гратки, яка визначае концентрацш дорад1ацшних анюнних вакансш.

3. Рад1ацшну чутливють кристигив ГДМ ¡з точковими дефектами за Френкелем можна шдвищити на два-три порядки за величиною шляхом легування кристигпв юнами одновалентних метат1в Ме*

(Me+=Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Ti+) або киснем (О2" -ioHaMH).

4. Cnoci6 локагизаци електрошв i д1рок на ДВД запежить вщ типу до,\пшкового ¡она. В кристалах, легованих лужними металами, електрони локашуються на анюнних ваканаях, а д1рки - в окол1 ДВД, утворюючи {РА-Уко}-комплементарш пари. В кристалах ГДМ, легованих ртутепод1бними ¡онами, Hociï заряду захоплюються домшковими ¡онами з утворенням {Ме°(1)-Ме2+(1)}-пар.

5. В неопром1нених кристалах ГДМ електричш заряди точкових дефекпв локально скомпенсоваш. Paqianin генеруе в гратщ кристала центри забарвлення, як1 волод1Ють ефективним електричним зарядом i е просторово роздшенк Зворотний перехщ до локального способу компенсацн електричного заряду в радтцшно забарвлених кристалах ГДМ вщбуваеться шляхом ¡ohhoï релаксацн просторового заряду.

6. У кристалах ГДМ ¡з точковими дефектами за Шогга (MeFX i MeXY) рад!ацшне забарвлення виникае лише при тих температурах, при яких мае мюце часткова термодисощащя вакансшних комплекс'т i крива температурно'1 залежное^ нагромадження ЦЗ вщтворюе термограму релаксацн просторового електричного заряду.

7. Дослщжено та проанал1зовано умови виникнення i cп¡в¡cнyвaння електронних ЦЗ у кристалах ГДМ з двома анюнними шдгратками (МеРХ, ВаХ]Хи, BaXY).

8. Вперше на кристалах ГДМ зафжсовано утворення двох тишв FA(l)-ueHTpiB, F-,Fa, Vkd- i (У->~)2а-центр1в, уточнено структуру Fa(02-), (F2+)a(02-) i (F2+)A(Me+)-HeHTPiB.

9. Вперше рад1ащйним шляхом забарвлено кристали ВаХ2, вивчено термоактивашйш та оптичш властивост! ЦЗ, визначено ïx структуру, дано штерпретащю природи смуг поглинання FA- i F-центр}в забарвлення.

10. Встановлено, що високий вихщ радюлюмшесценцп при юмнатнш температур! в кристалах ГДМ можуть забезпечити дом1шки, як} створюють глибои безвакансшш пастки для д1рок. Таким умовам задовшьняють Еи2+-юни та гомолопчш анюни.

OCHOBHI РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦН ОПУБЛ1КОВАН1 В

ПРАЦЯХ:

1. Krochuk A.S., Onufriv O.R., Chornyi Z.P. Characteristic properties of the Radiation Colouring Mechanism in MeFX Compounds ( Me = Sr, Ba; X = CI, Br). // Phys. Stat. Sol. (b). -• 1989. - v. 154, N1. -

Р.К9-К12.

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

3. 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.

4. 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. -t.38.N6.- С.1257-1260.

5. Лыскович А.Б., Жеребецкий С.К., Пенцак Г.М., Чорний З.П. Исследование центров захвата в кристаллах CdJ2 // Изв. АН СССР, сер. физ. - 1969.-т.33,№6.-с.1029-1030.

6. Крочук A.C., Чорнш З.П., Щур Г.О., Салапак В.М., Говор М.В. loHHi термоструми в рад1ацшно забарвлених кристалах SrCb'.TlCl // УФЖ. - 1999. -т.44, №11 - С. 1428-1433.

7. Говор М.В., Крочук A.C., Чорнш З.П., Щур Г.О. Про силу осцилятор^в електронних центров забавлення у кристалах 3Ï структурою флюориту // УФЖ. - 1994. - т.39, №9-10. - С.966-969.

8. Говор М.В., Крочук A.C., Чорнш З.П. Тунельний мехашзм рекомбшацн центр1в забарвлення в кристалах SrCl2-Me+ // УФЖ. - 1993.-т.38,№9.-С.1315-1320.

9. Крочук A.C., Чоршй З.П., Говор М.В. М1гращя Ук-центрш у кристалах SrCl2-Me+ // УФЖ. - 1992. -т.37, №8. - С. 1252-1259.

10. Крочук A.C., Онуфрив O.P., Чорний З.П. Механизм рекомбинационных процессов в радиационно-окрашенных кристаллах флюорохлорида бария // УФЖ. - 1989. - т.34, N6. -С.860-862.

11. Крочук A.C., Онуфрив O.P., Чорний З.П. Температурная зависимость эффективности образования центров окраски в кристаллах флюорохлорида бария // УФЖ. - 1988. - т.ЗЗ, N12. -С.1803-1804.

12. Чорний З.П., Панасюк М.Р., Крочук A.C., Максимович Х.К., Щур Г.А. Влияние фотохимической окраски на термостимулированные токи деполяризации в кристаллах SrCl2-K+ // УФЖ. - 1982. -1.21, N8. - с.1219-1223.

13. Ермоленко Г.И., Кушниренко И.Я., Максимович X.K., 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.

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

15. Лыскович А.Б., Чорний З.П., Лахоцкий Т.В., Кушнир О.Б., Же-ребецкий С.К. Исследование рекомбинационных процесов в кристаллах CdBr2-Pb // УФЖ. - 1972,- т.17,№8.- С.1306-1311.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. Вайданич B.I., Лискович О.Б., Максимович Х.К., Чоршй З.П. Люмшесцентш властивосп кристал1в йодистого барпо // УФЖ. -1968. - т. 13, №4. - С.538-542.

20. Чорнш З.П. Реор1ентащя та термодисощящя домшково-ваканс1Йних комплекЫв у кристалах SrCl2-Me+ // Журнал 4лзичних дослщжень. - 1999. - т.3,№4. - С.513-518.

21. Крочук A.C., Чорнш З.П., Щур Г.О., СалапакВ.М, Говор М.В.Термошдуковаш перетворення центр1в забарвлення в кристалах SrCl2-Tl+-Na+ // Журнал ф1зичних дослщжень. - 1999. -т.З, №2-С. 199-204.

22. Крочук A.C., Чорнш З.П., Щур Г.О., Салапак В.М., Говор М.В. Термошдуковаш перетворення електронних центр!в забарвлення в кристалах 5гС12-ТГ,К+. // Вкник ЛДУ, сер. ф1з. - 1998. - в.30. -С.30-34.

23. Говор М.В., Крочук A.C., СалапакВ.М., Чорнш З.П., Щур Г. О. Релаксацшш процеси в фотох1м1чно забарвленнх кристалах SrCl2-Tl // Вюник Льв1вського ун'шерсит'ету, сер. ф'13. - 1996. -

в.28. - С.62-67.

24. Дубельт С.П., Качан СЛ., Цаль М.О., Чорнш З.П. FA -центри в кристалах CaF2-02" // В1сник Льв1вського ушверситету, сер. ф1з. -1987. - вып.21. - С.19-23.

25. Дубельт С.П., Кобринович М.С., Цаль М.О., Чорнш З.П. Темпе-ратурна залежшсть ефективносп нагромадження центр1в забарвлення в кристалах CaF2-02" // В1сник Льв1вського университету, сер.физ. - 1986. - в.20. - С.38-42.

26. Щур Г.О., Крочук A.C., Панасюк М.Р., Чорнш З.П. Дослщ-ження дипольних агрега^в в кристалах SrCl2-M+ // BicHHK Льв1веього ушверситету, сер. ф!з. - 1983. - вип.17. - С.12-17.

27. Вайданич B.I., Говор М.В., Крочук A.C., Максимович Х.К., Чорнш З.П. М1гращя VK- i Укд-цешрцв i терм1чне висв!чування в кристалах SrCl2-K // В1сник Льв1вського ушверситету. Сер. ф!з. -1983.- в.17. - С.18-23.

28. Чорнш З.П., Максимович Х.К., Вайданич B.I. Оптичш та люмшесцентш властивост1 кристалт хлористого 6apiio, активованих свинцем // Вкник Льв1веького ушверситету, сер. фв.

- 1978. - в. 13. - С.45-51.

29. Лискович О.Б., ПенцакГ.М., Чорнп13.П., Жеребецький С.К. Люм1несцентн1 властивост1 монокристал!в йодистого кальц1ю з долпшкою кадм1ю та цинку // В1сник Льв1вського ун1верситет>', сер. ф!з. - 1971.-в.6(14).-С.27-31.

30. Вайданич B.I., Максимович Х.К., Чоршй З.П. Люм1несцентн1 властивосп монокристал1в хлористого 6apiro // BicHHK Льв1вського ушверситету, сер. фхз. - 1971. - в.6(14). - с.20-26.

31. ЧорнийЗ.П., ЩурГ.А., Качан С.И., Дубельт С.П. Ионные термотоки в радиационно окрашенных кристаллах CaF2 // Изв. вузов., сер. физ. - 1988. -№.6. - С. 116-117.

32. ЧорнийЗ.П., Панасюк М.Р., Крочук A.C., ЩурГ.А.. Максимович Х.К. Исследование реориентации примесно-вакантних диполей в кристаллах SrCl2-Me+ // Изв. вузов., сер. физ.

- 1984,-№9,- С.106-108.

33. Чорний З.П., Панасюк М.Р., Крочук A.C., 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.

34. 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.

35. 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.

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

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

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

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

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

41. 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.

42. 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.

43. 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.

44. 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.

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

46. Чоршй З.П., Кульчицький А.Д., Салапак В.М., Щур Г.О., БеляншоваН.П., Максимович Х.К.. Термошдуковаш перетворення електронних центр1в забарвлення в кристалах БгСЬ-Еи2+-К+. // Науков1 записки УАД. - 1999. - в. 1. - С. 109-113.

47. Чоршй З.П., Кульчицький А.Д., Щур Г.О., Беляшнова Н.П., Максимович Х.К. РА-центри в кристалах ВаЛ2 //Ыауков! записки УАД. - 2000. - в.2. - С. 142-146.

48. Чорнш З.П., Качан СЛ., Щур Г.О., Салапак В.М., Дубельт С.П. РА -» МА+-перетворення у кристалах СаР2-Ме~ // В1сник ДУ "Льв1вська полггехшка". Елементи теорп та прилади твердотшьноТ електрошки. -2000. - №393. - С.25-28.

49. Чорнш З.П., Щур Г.О., Салапак В.М., Качан С.1. Ефект "рад1ацш-ноУ пам'ятГ' в кристалах 8гС12:Т1С1 // Вк:ник ДУ "Льв1вська полггехшка". Теор1я 1 проектування нашвпровщникових та радюелектронних пристроУв. - 1998. -№343,- С.195-201.

50. Чорнш З.П., Щур Г.О., Салапак В.М., Качан СЛ. Термодисощащя \ агрегашя центр!в забарвлення в кристалах 5гС12:Т1С1 // Вюник ДУ "Льв1вська полггехшка". Теор1я \ проектування нашвпровщникових та радюелектронних пристроУв. - 1998. -№343. - С.202-209.

51. Чорнш З.П, Качан СЛ., Щур Г.О., Салапак В.М. Фотошдукований дихроТ'зм МА+-смуг поглинання в кристалах СаР2-Ме+ // Вюник ДУ "Льв1вська полпгехшка". Електронжа. -1998. - №357. - С.102-112.

52. Чорнш З.П. РА'-центри в кристалах ВаС12 // Вкжик ДУ "Льв1вська полггехшка". Електронжа. - 1998. - №357. - С.113-118.

53. Чорнш З.П. Т1°(1)-центри в кристалах Ва12-Т1+ // В1сник ДУ "Льв1вська пол!технжа". Елементи теор1У та прилади твердотиьноУ електрошки. - 1998. - №362. - С.51-55.

54. Чоршй З.П., Качан СЛ., Щур Г.О., Салапак В.М. Тер\пчний вщпал МА+-центр1в у кристалах СаР2-Ме+// Вюник ДУ "Львшська полггехшка". Елементи теор1У та прилади твердотЬьноУ

електронки. - 1998. - №362. - С.87-93.

55. Дубельт С.П., ЧорншЗ.П., Качан СЛ., Лосик МЛ. Вплив релаксацшних процеав на центри забарвлення кисневов\исних кристал!в флюориту // Вкжик ДУ "Льв1вська полггехшка". Елементи теор1У та прилади твердотшьноУ електрошки. - 1998. -№362. - С.13-15.

56. ЧорншЗ.П., Качан СЛ., Щур Г.О., СалапакВ.М., Кульчицький А.Д. Термо- I фотощдуковаш перетворення центр1в забарвлення в кристалах 8гСЬ-Ме+ // Вюник ДУ "Льв1вська полгтехшка". Електрошка. - 2000. - №401. - С.73-78.

57. Максимович Х.К., Чепелев В.В., Чорний З.П. Спектрометрический сцинтиллятор 8гС12-Еи2+ // Авт. свид. СССР N1380461 8 ноября 1987 г.

Чорнш З.П. 1онш пронеси в рад1ацпшо забарвлених кристалах галогенЫв двовалентних метал!в. Рукопис.

Дисертащя на здобуття наукового ступеня доктора ф!зико-математичних наук за спещальшстю 01.04.10 - ф1зика нашвпровцщикт I д1електрикт. - Львшський нац'юнальний ушверситет ¡меш1вана Франка, Льв1в, 2000.

Дисертацшна робота присвячена дослщженню процеЫв юнноУ релаксащУ в рад'тщйно забарвлених кристалах галогенов двовалентних метал1в (ГДМ).

Дослщжено рад1ацшш, оптичш та електроф!зичш властивосп синтезованих кристал1в ГДМ трьох кристалограф1чних модифшацш:

- куб1чш кристали (просторова трупа С^): МеР2, 8гС12;

- квазшаруват1 кристали (просторова трупа 02Ь16): ВаХ2, ВаХУ;

- кристали флюорогалотешд1в бар1ю та стронщю: ВаРС1, ВаРВг, 8гРС1.

Показано вщмшшсть мехашзму генеращУ центрш забарвлення в кристалах ¡з дефектами за Френкелем (МеР2 I ВаХ2) вщ кристал!в 13 дефектами за Шотш (МеРХ, МеХУ).

Розкрита роль юнних процес!в у формуванш структури центр1в забарвлення в кристалах ГДМ, Ух агрегацп, фото- 1 термошдукованих перетворень.

Ключом слова: кристали, домшково-вакансшш дишш, центри забарвлення, рад1ащя, сцинтилятори.

Чорний З.П. Ионные процессы в радиационно окрашенных кристаллах галоге нидов двухвалентных металлов. Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков. - Львовский национальный университет имени Ивана Франко, Львов, Украина, 2000.

Диссертационная работа посвящена исследованию процессов ионной релаксации в радиационно окрашенных кристаллах галоидных соединений двухвалентных металлов. Показано, что вследствие малой величины энергии активации движения анионных вакансий (0,3-0,5 эВ) ионные процессы играют определяющую роль в формировании структуры электронных и дырочных центров окраски, определяют механизм их термо- и фотоиндуцированных превращений.

Установлено, что по своим радиационным свойствам чистые кристаллы галоидных соединений двухвалентных металлов составляют две группы: кристаллы, которые под воздействием X-лучей не окрашиваются (МеР2, ВаХ2), и кристаллы, которые под действием Х-лучей приобретают интенсивную окраску в интервале температур 200-400 К (МеРХ, ВаХУ). Основу такой классификации составляет внутренний беспорядок кристаллической решётки (дефекты по Френкелю и по Шоттки). Показано, что радиационную чувствительность кристаллов из внутренним беспорядком по Френкелю можно увеличить на два-три порядка по величине путём легирования кристаллов ионами одновалентных металлов (Ме+-ионы) или кислородом (О""-ионов), которые входят в решётку кристалла в виде примесно-вакансионных диполей. Системно изучены процессы реориентации и термодиссоциации диполей и их простейших агрегатов и влияние на эти процессы локальных возмущений кристаллической решётки в окрестности примесного иона. Установлено, что на стадии насыщения окрашивания кристалла концентрация диполей, разрушенных радиацией (концентрация центров окраски) составляет 10-20% от исходной концентрации диполей. При Т>150К вследствие ионной релаксации изменяют свою структуру как электронные, так и дырочные центры окраски: происходит отщепление анионной вакансии от дырочного центра с последующим захватом её электронным центром окраски. Ионная релаксация понижает энергетический выход рентгенолюминесценции

и увеличивает радиационную чувствительность кристаллов. Изучена специфика генерации центров окраски с внутренним беспорядком по Шоттки (MaFX, BaXY). Показано, что в этих кристаллах радиационная окраска возникает лишь при наличии в кристалле термодиссоциации анионных комплексов. В этом случае кривая температурной зависимости эффективности образования центров окраски отображает термограмму релаксации пространственного электрического заряда.

Исследовано и проанализировано условия образования и сосуществования центров окраски в кристаллах галоидных соединений двухвалентных металлов с двумя анионными подрешётками (MeFX, ВаХ]Хп, BaXY).

Исследовано оптические и термоактивационные характеристики центров окраски ассоциированных с неизовалентными ионами, определены пространственные ориентации электрических диполей и силы их осцилляторов, топология размещения центров окраски относительно примесного иона. Изучены процессы реориентации и термоднссоциации центров окраски, их термо-, фото- и X-индуцированные превращения.

Впервые радиационным путём окрашены кристаллы ВаХ2 и определена структура основных электронных и дырочных центров окраски в данных кристаллах. Исследовано влияние ионных процессов на энергетический выход активаторной рентгенолюминесценции кристаллов галогенидов двухвалентных металлов.

Ключевые слова: кристаллы, примесно-вакансионные диполи, центры окраски, радиация, сцинтилляторы.

Chornyi Z.P. Ionic processes in the radiation-colored of divalent metal halides. - Manuscript.

Thesis for the Degree of Doctor of Physics and Mathematics Sciences in speciality 01.04.10 - Physics of Semiconductors and Dielectrics. - Lviv Ivan Franko National University, Lviv, 2000.

The thesis is devoted to the study of processes of ionic relaxation in the radiation-colored crystals of divalent metal halides (DMH).

Radiation, optical, and electrophysical properties of synthesised DMH crystals of three crystallogràphic modifications have been studied: . - cubic crystals (space group Oh): MeF2, SrCl2;

- quasi-laminated crystals (space group D2h'6): BaX2, BaXY;

- crystals of fluorohalides of barium and strontium: BaFCl, BaFBr, SrFCl.

Difference of the mechanism of F-centers' generation in crystals with inner nonordering according to Frenkel (MeF2 and BaX2) from crystals with outer non-ordering according to Schottky (MeFX, MeXY) has been shown.

Ionic processes' role in the formation of F-centers' structure in DMH crystals, their aggregation, photo- and thermoinduced transformations has been revealed.

Key-words: crystals, impurity-vacancy dipoles, F-centers, radiation, scintillators.

Подписано до друку 11.10.2000 Tlanip офсетний Формат 60x84/16 Тираж 100 прим. Роздруковано в ДУ "Льв1вська полггехшка" 79646 M.JlbBiB, вул.С.Бандери, 12