Оптическая спектроскопия и радиационные свойства монокристаллов SrCl2-Ce тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ЛЬВ1ВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИИ УН1ВЕРСИТЕТ ¡м. 1ВАНА ФРАНКА

На правах рукопису

АНТОНЯК Олег Тарасович

УДК 535.33; 535.34; 535.37; 543.42; 548.0; 620.192

ОПТИЧНА СПЕКТР0СК0ПШ I РАД1АЦ1ЙН! ВЛАСТИВ0СТ1 М0Н0КРИСТАЛ1В

5гС12-Се

01.04.07— ф!зика твердого тма

Автореферат дисертацп на здобуття вченого ступени кандидата фЬико-математнчних наук

Льв!в — 1992

Робота виконана на кафедр1 експериментально! фЬики Льв1вського державного ушверситету ¡м. 1вана Франка.

Науковий кер<вник — кандидат ф1зико-математичних наук, доцент П1Д-ЗИРАИЛО Микола Степанович.

Оф1ц1Йн5 опоненти: доктор фЬико-математичних наук, професор OXPI-МЕНКО Борис Андршович; доктор ф1зико-математичних наук, старший науковий сшвробпник МАТКОВСЫШИ Андрш Орестович.

Пров)'дна установа—Харю'вський ¡нститут монокрксталш.'

Захист вщбудеться « 3 »_02._ 1993 р. о 15-15 год.

на зааданш спец1ал1зовано! ради Д 068.26.05 при Льв1вському державному ушверситет1 ¡м. I. Франка за адресою: 290005, м. Льв1в, вул. .Ломоносова, 8а, Велика ф!зична аудитор^.

3 дисертащею можна ознайомитись в науковШ б1блютещ Льв1вського державного ушверситету ¡м. I. Франка, м. Льв1в, вул. Драгоманова, 5.

Автореферат розюланий »_j2_1992 р.

Вчений секретар спец1ал1зованс>1 ради, доктор ф1зико-математичн.их наук,

професор I. I. ПОЛОВИНКО

О,:..' .

ЙАГАЛЬНЛ ХАРАК'1Ш1С'ШКА РОБОТУ.

Актуальн!сть теми: Па сьогодн1шн!й день досл!двення локально! структури Я5* -центр!в у кристалах типу флоориту 1 винчения рад1ац1пних властнвостей даних кристал1в, що охоплос про-песи ы!грац{? енергП' високоенергетичних збуджень I рад!ац1Пно~ г£> дефектоутворення, велись, переваяно, 1зольовано одне в1д одного. Тйкий п!ах1д не м!г у достать н"м!р1 адекватно розкрити суть них т!оно йов"язаних м!л собог) явищ. Серед кристал!в МУ^-гО* /X» ? ,С1 , В г, }■ ( десять добре вивчено лише кристали

• В тоя же час., эт'на ан1онио¥ п1дграто при збережен-.и! сние~пи матриц! приводить до суттсвих зм!п як спектральних характеристик внутр!шньо-активаторних переходгв, так 1 рад!ан!й-них властнвостей кристалгв.' Юму при вибор! об"екта досл!д*.еиь ии зупинилися на кристалах ЭгСЕ^Се ,' калэкать до структурного типу флюориту,-що давало можлив1сть сп!вставлятд результата наших досл1диень з т?езультетани, отриыангаш дня кристал!в У?* .

Мета 1 завг пня роботи. метоп дашК робота було вявчення впливу локально} структур» Се3+.-иентр!в на оптико-спектралтли /в т.ч. лшпнесиентп!/ 1 рад!аи1пп1 лластив ост! кристал!в Эга^Се . Ця пета «осягялась вмяхом поол!довного виконаинн настушшх эавдань:

« синтез кристал1В 5гС1г-Се .'ЗгС^-Се,* р Ва С^-Се 3 р!яко-кан1тниии кониентрац!яии активатора;

- доел! цкекня у широкому тенпературному Д1апазон1 оятико-опек-тральних характеристик перерахованих вице христал!в;

- рограхуних екергетичкнх д1агра^ активаторах центр!з р!з'но! локально-! симстрП в кристаах 5гС1г-Сг ;

- доел!дкення х!нгтики'фотолш1неспенпП в кристалах 5гС£1-(>;

- впвчення пропес!в рад!ац!яного дефектоутворення в кристалах ЗгС^-Се , ЗгС^-Се,^ ( х'х теркосткмульогано! лом1несь'сип!У /1С7/; .

- доел!дкення рад^ашЯнмх нентр!в забарвленкя в кристалах - 5гСе,-Се , ух терм!чния 1 фатохГиИнях перетворекь:

13иб1р методики дослПаскь. ?ля досл!дкень локально"! структур» активаторних цеитр!в в кристалах 5гСГч-Са нами виОрано не-тоди оптико-аяекгральнлх /з т.ч. поляризациях/ вкм1ровпкъ кристал!з з р| зшкя ковпен1?ап1я*и активатора-з гарококу темпера тур ному ! спектральному д!апазонах, до як:*х взноситься

вим{роБаккя спектр {в актива торного псглишшня; спектр!з сб/з-

• ження лсм1несиенц1К для р!зних смуг випром! нозання; спектр!в фотолом!неспени!У при селективному збудженн! у р1зних смугах поглинання ! диетики загасаш:я фотолюм^есценцП.

Розрахунки екергетичних Гаграм актива торних иентр!в р!з-номан!тно'1 локально!" сиыетрН проводились на основ! теоретико-групового акШзу з врахуванням сп!н-орб1тально1 та електрон-фононно'1 взаемодП.

Особливост! проиес!в к!грац!1 .енерпУ високоенергетичних збудженьв кристалах ЭгОЦ-Се вивчались шляхом доел!дкення . спектр1в рентгенолш!неспеннП, а такок спектр^Зв збудяення лг>-ШнесиенцН з використакким синхротронного випром!нт>вання.

Для вивчення пропес!в рац!аи!йного дефектоутвореяня в кристалах вгСе^Се , ЗгС1,-Се,к застосовувались методи вии1рюван-' ня ТСЛ'з ойробко!) кривих за методом Б1чев!на ! частковкы зас-тосуванняи методу Алснцева-лока розкладу склацних контурхв»

фотох!и!чн! перетворення рад!ас!йнах иентр!в забарвлення в кристалах Б г СЕг-Сй проводились з використакням випром1 нпван-ня СКГ.

Каукова новизна ! практична 1:!кн{с?ь. Вперше встаноьлено локальну симетр!с 1 розрах'олаио енергетичн! зЦаграии простих 1 кластерних актаваторних иен^в в кристалах ЗгСе-Сё у широкому Д1апазон! конпентр'ап1й активатора; Виявлево роль кристал!ч-иих ! псевдолокальних коливань у формуванп! тонкой с тру к тури низькотемпературних спектр!в поглинання 1 лсм!несценс!1' крис-' тал!в ЗгС^-Се . ДооИджено х!нети1гу релаксайП I визначено часи загасання фотолпи!неспгяц!1 С«?+»пентр!в.

Вперше. досл!дкено рад1ой!йн1'властивост1 крнстал!в БгС^-Се . показано, до структура оп'сктр1в стап1оварно1 рентге-нолюм! нес пени!!' них кристалл визначазться тешзературноо дина-

• к!коо вклад!в екситонного 1. актива горного .випроШнпвання, а також концентра и! яно- залехняма ексятонио-ахтивагорними пропе-

• сами и!грап!Г енерг1У збудженкя. . . . .

• Встановлено, допри збудненн! крнстал!в ЗгСЦ-Се сиюсро-гроиним I рентгек1вськин випром^кван&огосновнак канадок передач! енергН електронких збуажень в1и иатрни! до активатора с безвипромЫовальний розпад сИляактиваторких екситои1В в охол! локально компексованих Се+-центр!в, к! нпевим результатом якого с внугрхшкьоактиваторна Л11и1неоиейп1'я.

Показано, що с*руктура спектр!в ТСЛ кристал!в ЗгСЦ-Се

обумовлет, переважно, кон№нтрап1яно залежними процесами ре-хомб1ианй' Шрок, делокал!зованих 13 -,УКА-,С-:° та 0Х+-пен-тр1в, з Се -центрами, що виникаоть л провес! газькотемпера-турного опром1нення.

Пояснено !нтеисивне рад!ац}йне зайарвлення кристал1в ЗгС^-Се внасл!док- IX рентгенгвського опром{пеикя, зв"язане з утворенням фотохромних 1 С<Г -центр1в, для яких вив-

чено пронеси термоперетворень I фотолизу'.

Оптико-спе&тральн! характеристики кристал!в 5гО.;-Се , мал} часи запасания фотолгшгнссиенп! I Се1*-иенто!в /24 не/ } эначний квантовий вих;и /~75$/ лиЛнесиениП при збудженн1 у снугах активаторного поглинаиня в!цкриваоть перспективу вико-ристанн" "онокристал!в 5гС£г-Се в якост1 активних елененив ОКГ, то випром!нвсть в ультраф!олетов1й д!лянв1 спектру.

РаЩа1ИйН1 властивост! кристал!в'5г аг-С« I БгСЦ-Се.к даить. можлив1сть викорис'товувати "¿х у рол1 сцинтилятор1в 1 до-эинетр!в 1он1зупчих випромхнгаань.

результата тосЗоти дали можлив1сть вперше:

- I дентпф!куват* смути спектр!в погликання I фотолш! несиенцП кристал!в Бг-с. -Се з в!дпов!дюши переходами киж енергетич-нини р!внями Се** -центр!в певно* локально*' структура;

- за тонхоп струхтуров пизькотеютературнкх. спектр1в поглиииння 1 люм1несиенпП визначити частоти )грисгал1чнях I псевдоло-калънях коливань в кристалах ЭгСЛ^Се 1 сп1вставити 5!х я фононним спектром БгС^ ;

- вяяв/ти дом'нувчу роль екситонного кехан1зму передач! енергГ/ високоенергетичних збуджень в крнсталах ^гСе-Се до актива-тосних випром!нвечих центр1в; ' • •

- встановити характер входження К* -!он!в у гратку кристал!в 5гСег-Се,к I природу впляву сп1вактивац!Т кал!ем на процес кЛастеризацП Се ~пе1пр1в.

- встановити 1снуванкя т!сного зв^язку м!ж локальною структурой кластер них цер!евих пёнтр!в ! процесом рац!ашЯного зайарв-ления крнстал!'в ЭгСЦ-Се .

На захиот виносяться нас тупи! уверакения: . .

1. Смуги поглйнання л фотолек1иссштП ¡тристал!з ЗгСЦ-Се в облает! 220-'450 нм в{днссяться цо 54. -перехоз!в в ак-тиваторннх центрах р!зномак1Тнох локслыгоУ скметрП.

2. Тонка структура снактрГзз поглинаинл г леи! нсснегшП сла1г— активованих кр'/стал!з 5гС£-Се прл и,?. зу>.'.от.."сип лг

- б -

кристал!чкнки, так псевдолокалькими коливаннямн. 3. Розрахован! енергетичи1 д!аграми 0^ с.п CJV c,v -, 2:2:2-, 3:4:2-центр1в Се* в кристалах SrCt^Ce адекватно в1дображувть структУРУ спектр1в поглинання i лш1несцениН. " При високоенергетичноыу збудженн! /рентген!вськиы i сиихро-тронним випром1нпванням/ кристалл 5гСег-Се основкин каналом передач! енергП електроиних збуджень в!д матриц* до активатора е (5езБипрои1иввальний розпад б1ляактиваторЕих екси-тонгв в окол! локально компеясованих Се* -центров, к!нцевим результатом якого стае збудження вкутр!пньоактнваторно1' лв-mí несыенп!í.

5. Структура спектр!в ÍCJГ кристал1в SrCtt-Ce у значн!я м!р! визначаетьоя .процесгми типу:

при якому д!рки е+ можуть аелокал! зува тися Í3 V* V^ aj - та ©Х+-пентр1в.

6. Рад1ашяие забарвлення криетал!в SrCl,-Ce , ота($1льне пр« 300 К, породжуеться фотохроиники <íX- i W^-пеитраки та актива горними Се*-центрами, а гакож tícho пов"язане з мастер-ними /2:2:2/Се* -центрами.

Об"еи t структура. Дисертап!я окладавться 1з вступу, шести роэдШв, bmchobkíb, додатку ! мостить.201 oTopijacjr, цо охопло-сть 129 стор. машинописного тексту , 57 рярунк!», 19 табдипь, список л!тератури 1з 180 назв.

Б первому /оглядовому/ розд!л! приводиться л1 тературн! дан} !з спектроскоп!i' c¿* -иентр!в у кристалах МРг-Се /М-Са» Sr ,Ва/ типу флоориту.

Другая /оглядовий/ розд!лприсвячекий розгляду рад!ап!яно-стимульованих явищ у кристалах MF,-R** . ; ,

Трет!и розд!л - методачний, В ньому опнсая! використанГ в робот1 методики очистки сировини i вироиуванвя кристал!в SrCtj-Ce .Ьа.о^-Са , вим!ровання спектр{в поглинання, збуджен-ня лсм!несиекп!i i фотолом1неоиевц1|, спектр!в рентгено- i тер-мостимульовано'1 лЕм!неспеицП тведеного поглякання, к!ветика фото- i ректгенолюн! несиениИ при 1ипульсиому збудкена!;

Четвертки розд!л присвячениа оптико-спектралькии досл!д-яенняи Се* -центр|в р1знокан1тноТ локально!" структур» в кристалах SrCtj-Ce . Нав'оаяться дан! розрахунк!в енергетнчних д!аграы ояинарких i кластерпих пер!евих центр!в. Досл1 диена к!нетака

запасания флуореонениН в кристалах SrC^-Ce .

У п"ятоиу роздШ наведено результата досл1дяень лсш1нес-пенпН 1фйотал1в SrCi,-Ge i SrCl^Ce, к. при високоенергетич-пому збудкешгё /рентгенолш1нссцени{я, лом1неснени{я при сип—' хротрокиону збудженн1, низкотемпературна фосфоресиенц1я/. Розгляиуто природу процес!в mîграцН eiiäprtï високоепергетичних эбудиень в!д матрии1 до активатора.

Шостий /завершусчия/ роздгл присвячений розгляду результата досл1дхекь TCJI i panlani иного забарвлоння кристал!в Src^-O. t. SrCtj-Ce, i ïx зв"язком з локальное структуроо активатор-яях neiiiptB.

, лпро1"" ч!я роботи. OcHOBHi результати дисерта^йко!" робота обговорг-* .!йся i доповЦалися на таких симпоз1умах i конферен-п1яя.

1. УН, ПП, IX Всесоозних симпоз{умах по спектроскопП крис-тал!в, активованих 1 о нами рЩкоземельних i перех!дних мета-л1в /Ден1нград, 1982; Свердлов»*, 1965; Лен1нград, 1990/.

2. У1 Всесоюзному симпоз1ум! нЛсм!неспеитн1 приПмач! i перетло-рсвач! foHfsyc4oro випрок1нованпя" /1ьв{в, 1968/.

3. У III BoecoDSHii конферени!! з ф}зики Еакуумного улътраф1о^ету I яого взаемодП э речовиноп ВУР-89 /1ркутськ, 1959/. Пор!ч1шх тукових конференциях ЛЪв1вського деркавлогэ уя{вср-ситету I.франка /1982-1991/.

За иатер{алами диеертапН опубл;[ковано 10 роб1т в наугових куриалах i зб!рниках.

ЗИ1СТ PŒÛT1! - '

Оптичкх спекгроскоп!я Се+ -центр!в pi aravantTHaï локально!' структура в кристалах SrCi^Ce' На основ! акал!зу спектр!в поглинанпя, збуцхгння лв:1нес-цени!Y t спектр!в фотолси1неоценп1Т моноггристал1в SrCt^c* , вии!ряиих в д1апазон! Ц,2-300 К, як у звичаиному, так i в поляризован ому св{тл1, встановлено, що в галеяшост! в1ц концентрату .активатора, в иих кргсеталах вяникггть Се* -центри ploiionani thoï локально!" структура, як npocri /оданзрп!/: татрагональп! /С /, тгигональи! /С /, куб!чн! /ок f, таг ï вклпйн!: ромбИк! /С /, а такой кластерн! 2:2:2- i 3: <к2-пентра.'

Зокрема, выявилось, що в слабоактиЕоваких монокгистала?-: SrCij-Cft, cneufà/btîo из очндених в|д кионп, loin: с«?*'

перебувавть в р!зггоиу локальному оточеяк! ! утворсоть, шва тяпи центр1в: центри типу I ыаоть С,^ -симетр1о, а центри типу ,11 в!дносятьея до кнсневови1с>шх цер!свнх ценгр!в [I, 2, 3]« Встановлено, що С^ -центрам Се" в1дпов1аавть смугл погликаныя: 326; 234; 228,5 1 222 ни при збудюенн! в яки вини касть оиуги 5с1— -люн!несценпП: 339.5 1 Збб вн.' Кпсиево-вм1снии пер!евим цензам-типу II /С^/ в!дпов!давть смуги поглн-нанвя 247 нм 1 ему га диа!нвеценп!! -372,5 им 1 405 №.

В крясталах ЗгС^-Се , очинених в!г кионю эг1дво спсвально! технолог!! [3], при коицентра^ях пер* о 2* 10"^ с^ £ 1.2'Ю"3 иол# дои!иують С,„ -центри Се*- . При концен1рап!ях 5-Ю"3 4 Сс Г.5-Ю""1 мол$ виникаияь СгУ1 2:2:г-*ластерп, а при сСе > I - Э:4:2~кластерн Се . Основннми лад!неоц1-ссчнии централи при великих кокце!1трац!ях активатора^ 6 2:2:2-иентри /Алш-358 1 386 ш/, енерг1я з бу дке кия до яках ефективет' перепаеться ! в1д !нвих тап!в пентр1в»

Вперше виявлено тонзу структуру едектронно-кадивних спек-тр!в погликання /рио. I/ ! лга1неспевп11 /рно. 2/ елабоахтнво-ваних безхисневнх крнотшЦс ЗгС^-Се^

К.си

<М

Рыо. ва I

I. Довгохвильо-

ло л* ¿га Зг?

• «I смуга по-глитиня Ы* -пентр!в у бззкненевпх мопо-хрнотадах ¿гСЦ-Се

Врн 4,2 X. верткхаль-ёоц рисков в!дк1чено поадкепвя п!ку , .ВД в!кпов1дас переходу |Г7<-<в С,у - ; венгр! Се .

Проведений теоретнко-груповип авал1з, ¿'. такой роэрахунхи енер-г!а розцеплених терм!в вдлв цоелив!оть провести сциетр!яцу !дентиф!хап! п м!кконф!гурап1якях 5<1 -переход!в в 1овах

активатора: ^'-—еГ,' /а^., 331.6 на/, ег^ —/В00, 332.03 км/.еГ,' — ?Г71/С00. 335,5 ш/, еГ,«—|Г(г /Ь«,. 357 .4 м/. еГ7'—/В00, 557,6 на/, еГ; — ^5/^ , 359,9 вы/, ег/ Г,"/ „ 4 о/. Перяд 1з звичайнякн л!н!яюши

електрон-фопоштш взаемодгями враховувались також { взасуодП випнх порядк!в.

Рис. 2. Спектр лип-несценпП безкнсне-вих монокристалхз

ЗгС^-Се / Сс> п

1,2-10"3но^/ при 4,2 К. Вертикальными рисками в1дм!че-во п!кц елект^онних <1— | -переход!в в -центрах С-'* ,

ВкявЛенэ внесэк у тошту структуру спектр!в як криста-л!чгах та,, /53 см-1/ /118 стак ! псерлало-

-Мт /75 с"1/, Ь А /86 кГ1/ 1 ТО калыгого СО /£43 сч-г/ колпвз1п> - .

Для кристалл ЭгС^-Се спервз розрахоиапо полокснка ткр-и!в !оп1в Се * в крисгал!чинх полях р!зпо* с:шетрП з врахууан-иян с:Пи-орб! талько? взаскодП /рис; 3/ [51/.

розрахункн проводилась з припуп!ешш! кластерного характеру конного конкретного центру, ?обто 1з нзхтувантга взаеяод!с;с и!я оус!дн1ки кластера!.!!!. При юоку пркпусгалося, но навколввнв поле практично из эн!нвзться за рфхую'к збурекия С(Г абэ змГ-нгсться з дуке везпачн1'Я и!р!. Для отрицания розрахунковмх: зна-чень маиоимул1'в в спектрах поглякання 1 дш1вес№ни!Т, по в!дпо-в!варть пев иго переходам м!н тернами Се* , та он!нки 1х 1итен-сивностеа було враховано .електрон-фонониу ззасмод! о ЭД-,

3 метою зб}лъпснпя в1дноеко'/ конце нграиП <\ -нзнтр1л .! додаткового зосл1тиення уиов, що впливапть пронеся кластари-запП активатора, в кристалах ЗгС1г-Се , намсг було сШвактивова-ко останп! 1огама К1" / с, «.1,7-10* 1.3'Ю"1; С„ -2,5-ГО"3 - ;

7,1-ТО"1 иог$/. в слабоактнпованих кристален ЭгС^-Сс.к

Се

кр!м Сп -, виявленэ (\-центра

Се" /А„огл=2« им/, а такой

Се -цеитри, розтоиовап! поблизу ДОм1пково-г.ака[;тни>с дипол}з

/1ВД/ К* Усг

/X

погл.'

»245 ни/. У. сильноахтмпованйх кристалах

ЭгСЦ-Се.к не выявлено смугС1у- 1 2:2:2-кластер1в перЬо, дон! нуючих в снльноактивованях кристалах ЭгС^-Се *

' < '

не."

:±

Рис. 3. Енергетичн! д1ахра-ни електронних тери!в Се* -центр!в р1зно! снметрН в кристалах ЭгСЦ-Се : 1-4 -Г,'. V. гг , г? ; I'-3*-

г1 гг г1 ч » Ч » Ч •

4,а

Так^м чннои, в кристалах < -д- ггСЦ-Се.к 5она К+ вхо-=£= я=г| дять. в гратку як 1ндив1ду-ально, спрнявчн утвореннп —[— куб1чних Сс* -цент?!в, так

1 У склад! ш. К* , як! 1 розн^ен! в окол! С?*

центр!в 1 перевховдупть ут-воренно цер1евих С1у - 1 ' 2:2:2-кластер!в.

К1нетака п1е*ясв1чення фотолсм1несцениИ крнстал!в БгСЦ-Се мае екопоненц1алышя характер . 7 слабоактнвованих кристалах значения часу загасання тг «2^0,5 но не'заленить в 14 темпера тури, а в снлы?оакгквоваг них кристалах 7 зи1нсятьоя я залекност! в!д тостера тур» 1 спектрального д!апазону збудження. Останнз-вказуе ва те, до перелача енерг1¥ и!к поглииавчими ! внпром!нссчяыи центрами эд! йонсеться р1знимк пляхани, каприклац, як пляхом реабсорбпЛ випромГнвван-ня простах нентр!в кластерияки, так 1 в- пронес! переходу з ре-.лаксованих елехтронно-коливннх р!ва|в проотих пектр!в ва в! лло-в!дн! р!вн! кластерных центр!в,. цо в!дСу вдеться при участ1.фо-ноииих процес!в.

Лш!кесиенц!я ¡тристал1в 5гС1-Се; 1 ЭгС^-Се.К сфи

високоенергетачкоиу вбудквнй. .

Спектральная езлад репгтеподш1:Н8СЕенп1У Л"Л/ кристал!®

5гС11-Се заявить йх е!д уагаз ера туря, так I в!д коицентрацН '

активатора. У слайоактнвовапах зразхах /с « 10контур

с, \ '

- и -

3(Л) РЛ в зашльноцу вападку /рас. и/ смадаетьоя з чотирьох смуг, ваесок яких у оуыарнай контур з»/1и0зтеся э температурой [бГ. Сиуги РЛ 340 ! 366 на обуиовлен! 5о1— -переходами в окреиих !онах Се , а пв! 1нв1, присутн! такон у чистих крис-талах 5гСЦ , в!дпов!дають випрои!нгоакно синглетнях /313 т/ 1 триплетнях /400 на/ автолохал|зоваках скситои1в /САЛЕ 1 Т&Ж/.

Рис. Спектри рентгеволом1нео- Рис. 5. Теыпературн! за-пениН кристал!в ЗгСЦ-Се з леиност! {нтегральяих 1н-

С^. и1,2-10~'' иол£: I - Т«7 К. тенсавноотей окремах смуг

2 - 20, 3 - 80, 4 - 286, 5 - РЛ криотал!в ЗгС1-Се :

412. I- 340+366, 2- 313, 3- 400,

4-, 358+386 им; 1-3- Сс, --1.2-Ю"3, 4- 1,5-Ю"1!.^.

Показано, цо при 1,2»Ю~Э иол# к! не гака загасання

РЛ визначаетытя часом яиття ТИЛЕ /0,7^ т 4 5,0 мкс/. При Сс<> 1,2«10~энол^ зростае ваеоок вало1нерц{йиого св1чення / Тк~35" пс, ^ = 0,25 кко/.

На сспсв} апал!зу тегаературннх эалежкоотей !нтегральнах !птенсйзчостея окрензх снуг РЛ/рис. 5/ та досл1дкень к!нетаки загасання п!елясв{чеыня эроблено внсповок про характер взоено-дП екснтоп!в з Се* -центрами р!зыо5 структура. В облает! 7- < Т 4 40 К спостер!гаеться передача внергП в!д САЛЕ до Счу -иентр!в Се1, , якаиоже эд! ясноватась ях внасл!дои реабсорбц:

екслтониого анпроа1иоаання Се* -ивитраиа $ , так 1 врц диподь-днполън!« взаемодП САЛЕ i С^ -иентр!в , ocl якех / < Ю0> / сШвпаааоть. Натом!сть, в д!апазоя! Т< 190 К ймов!рн!ск> передач! оперriÏ "ИЛЕ до пер!евих C^-uesipln нзапачи î пом!т— но зросгас лише пра Т> 200 К, то зв"язано з тера!чко актввог.а-иим npoiiecoií розпаду б!ляакгиваторвого TXJffi, якип оупроводву-стьм íoiiisauleD активатора 1 компенсатора з Еаступнав ïz ps-KOMóimiiieD у гекеткчшзх napas:

• СеСС + Т АЛЕ ^ сГ-^С^-ЧСе CÇ*— Ce Cl] + KA) /3<Л. 3651ш/ /I/

Наявн!сть даного пропзсу i!дтвергигуеться кваз!мономолекулярнои к!кетигов PJT при Т> 200 К. Оск!льки »25 из, те

кхнстика РЛ визпачасться часом шття'ТАЛЕ.._

При вросгакк! С,а у красталах SrClj-Ce в!дбувастьоп adí лыаокия ймоа!рност1 б<-шшром! повального posnaçy ТАЙ» енор-г!я яккх персдасться кластер ним центрам Се* ; яг i вбудкувтьа.:, на каи погляп» кп перзлаксоюниии /горячими/ ехситокага, 1 эг! дно ceacJitíiл! зац1 кшго игяаа1зму зрансформацП енергП еГд релаксовашп: екситон!в до активатора в&асл!док ип0ль-з:;полы.о'/ вааемод!"! /ос! <III> "ШЛЕ t кластерных иентр!в С «Г ткп!п 2:2:2 та Clv з61шртьсл/. Реал!зап!я датах «схак1зи!в приводить до елникшипз короткогривом! компонента РЛ, Еом11:усчо1' при 1 4 00 П; . .

Т^кин чш;о»!, у проясо! перекосу enspriï високоенерготачапя зфдаек. L-i5 натр* ni до активатора в крнстаяах SrCtt-Ce осноь-пу роль зШграюь екситокн! кзхан!зм::, д!я якия íctotko оале« ки5Ь ois температур:!, конце:! Tpaniï активатора га локально? tíj-цови сятоваториБХ iioavpiB.

Бивчеко спсптрп збудыешя фотолш!кзсцспцН /C3J/ в облзе-т! ЕУ9 кристал!в SrÇ^ ' î SrCt^-Ce / q. «I,2.I0~3 <• T.5- IC"1 «огй/ a эткористакала синхротрояяого вас*ром1нввпкая А30 сВ/ [7] . Показано, цо основная п1к в C3JT при 300 К /7,10 еЕ/ /рпе»

крива I/ в{дпов!ед€ збудаенно в чистому SrClj трнпхетнях' ексигон!» s eaeprlcD зв'8лзку E3"0,5 еВ, ио »{дносяться «о пере^ ходу r^jП . Гни! високоснергетичн! п!кя зввязан1- з БивнЕненвяв . osira.ro i se о к вгоришшх екситон! в. Встановлеко, цо йиов{ри!сть у творения автолокал1зоваиих е»ситон!в у пропес! термал!зй1!П е£сктронл(|-а1рковйя пар в ЭгСЦ довол1 везначка.

В кристагах SrC^-Cc / ССс »1,2- мол£/ спостердгаеться кайас о!лковите энккнення скчп\ в г;зЛ7,Ю ев, патом!сть виникае

сова смуга /6,6 еВ при 300 К; 6,8 еВ при 80 К /рио. б» крив! 2 1 3/, со в1дпов!две у творение СМляактаваториих екентон!в /БЕ/ s Egal,0 es. В кристалах SrCt^Cc а валима ае ctr о с тер 1га- . сться экачного эроотаяня квантового заходу ? а ойлает!. у творения електронно-д1ркових пар, з чого анпливав, но активная поперечная nepepis эахопленпя остакаЕх С»* -цонтрага g довол! не-значннм. Оставив ноже бутя викликапе позначно«) ко!ше«трац1вв куб!чннх цер!ввах пектр!в.

Рио. б. (ййпра эйудаення фотолг?*!-Hecnenuiï крзстал!'з SrCtt /I/ i SrCt,-Ce /2—4/ а використанням саигротро иного зипрон^нгаання /4 * 30 еВ/. I» 2, Ч - >300 Я, 3 -ТШ к; 2, 3 - С.

* - Сс* я1,5*10

Дая смьсоактавованих кристал!в ' ЗгСе^Се / С^ «1,5-ГО"1 иол#/ ви-явлево цегясе эроотання активаторно"! дга1несцеяп1Х /рио, 6. крава 4/, обуиовлепэ захсплеиням 1 о паки Се ятапопепт електронао-д{ркових пар, зв"язане 1э эб!.дгшбннян часто ни пептр!в з нелокальною ввкпвноад1во пацлникового заряду Се* /Ок1 пеяовн!ств кокпенсоваи! кластерв! цёнтри/. Одночасно опо-стер{гасться розкярения сиу га СЗЛ БЕ III перекривакня з акти~ ваторники смуглый кластеризх Се -центр !в /С1У, 2:2:2 та !н./. При цьому ексятшше св!чення повн!отя погапеыо, а енерг!я по-глииання в смуз! БЕ ефективио передаетъоя до кластерних пер!евнх цеитр!в, випром!нввання яких отав доы1нувчии,

Цакии чнвои, при високоенергетачиону збудженн! христа-ив ЭгОЦ-Се осювниы каналом передач! енергН електронних эбуь-яень в!д матриц! до активатора в 0езвш1рои!игта.1ыгаЯ розпад. БЕ поблиэу докяльно коипенеоваиях Се*-центов, к!яаевим результатом якого е эбудження внутр!иш>оактяваторно1 лга1»еоценп!1.

Сп1вактивац!я !снаю! К+ приводить до впачиих 8н!н сиек1р!в ГЛ крястал!в ЭгС!,- Се,К. \ [в], головн! а яких полягавть у про-яв! зои!пупчо1 рол! випром!новання однкарних С« -центр!в 1

DiUBHpeiml енергетичиого выходу 1нтегральноУ Ply внпадку сла-боактивошких крнстал!в /при 300 К ?SrCl ,с к ~ YcsJ-rt "

Природа- ТСЛ 1 рад1ац!Иве забарвлепня ¡фиотал!в

5гС{г<е J SrC^-Cfe.K .

Встановлеко, цо характер рад!ац!йного дефектоу творения в кристьлах SrCtj-Ct кардинально залежить в!ц концентрацН активатора. Для слабоактивованих кристал!в /1,2-Ю""3 мол$/ на основ! анал!зу фории едементарних коктур!в, з яких окладавтьоя крив! ТСЛ. вим!рян! при р!зних дозах попереднього опрон!ненвя peHTreHiBcbKOD paulauteu, зроблено васновки про характер кинетики binnoBtnuiix рад!йц!йних процео1в [?],_Встаковлено, цо ТСЛ в с1ках Тя « 108 ¡C i Тя« 295 К мае б!молехулярну, а в Тп -122 i TBi «274 К - мононолекуляриу кинетику. На осков! оп!в-в!зноаень Б1чев1на визн^лено екергП активапП, цо в1дпов1давть основном п!кам ТОЛ. Спектральная склад .1CJÍ назькотемпературно? групп iiíkíb /90-130 К/ в!дпов1дае як вцутр!пкьоиектрОваи перс-ходам в Ky6i4BMx C¿* -центрах, так i рекоя01глс!х натричвпх ра-51ац{аних дефектов. 1л я б!льо васохотеипературно! /240-330 К/ групи и!к!в TCJ характерном с вкутр'!инкшен1рове св!ченкя локально компенсовапнз» Се+-дантр1в /в основному, C^-usHipis/. Склад ЮЛ кристйд!в ЗгС^-Се у зкачп!П ы!р! вязвачаеться проце-самн типу;

сГ*®*—(С Г)*—-сГ+Ц, /2/

цо веде до в ну тр!окьо центровок дш!косцейпй' Се* -иентр!в, При пьоиу ц!ркя е4 аелокал!зусться !з VKVM i Ci? -центр i в, a ■ коккретннй розпод}л is bIshockhx кснисктрап1й перед!чеижц езк грани залскагь в!?. температура кристалу i дезн !он!зувчого onpoMíнекия,

Шс-ая шгзьхотемаературного /ц,2 К/ оорозПюивя слао'оапгнвот ваких крыстал1в SrCl5-Ce toiilay ctod рад1ац!бо озновиа дам. св!тлосую) ТСХ эссеревкет в п1ках 65,5 1 87,5 К, то к:аигааг~ при опустопега! д!ркових пасто-/ очевидно, И-цсптр!в/.

. Основа частка досад! зоввнах д!рогг, породкепх глеоиоонер-гетичняы ocpoiu ковяяа силькоактавоваках rtpiicTO-ii:; SrCtj-Ce opa 7? К, зеогрегиуетьея у склад! фотохромии* фХ+-иептр!в i Ер в вода тъ ао ьапасакЕн гкачккх сийтлосум, ml васв'чуьп.ок в облает! 400'"; результат! npocsoy:

ФХ*+сГ — Фх + Се • . /355, 386 Ш|/ /V

П! 5 впливом репттен1всько* рад1аоН в кристзлах 5гС1,-Се . /ССе -1.5-10"1 каволлгься центря заба^влення. по характз-

ризувться складннм спектром наведеного поглинання /НП/ /ряс.7/, що м1сгить взвемно перекрит! смугя р!зно! п!впирини {го|. Вия-вилось, що квазШн! йчаот! оиуги налехатъ ода нар гаи /куб!чкии/ 1онам Се* , а широк! оиуги - ФХ-/?50 /п.", 519 /б1/, 378 /я/ нм/ 1 вх+ - /его /я/. 446 340 М/ ш/ центрам.

го» «од у»

Рио. 7. Спектр иаведено-го поглинання кристалла ЗгС^-Сй /С(.е -1,5-Ю-1 иол$/ при еа К п!сля гаром!неркя рентген1всь-коо рад1ап1еп. год., Т. -140 К.

П?у Н1угнись на данМ

1нтерпрстац1¥, побудоваяо енергетичн! д!аграми ех-I 9Х+-пентр!в, структура яквх однаков!, при цьому в!япов!дн1 смуги ®Х+-пентр{в в дещо зм!цении у виеохоенергетичну сторону спектру.

НаЯб1льп кардинальн! тёрм|чн! перетворбння центр!в эаСар-влення /спектр!в НП/ В кристалах ЗгСЦ-Се зд!йснпьться в температурному д!апазон1, який м1опп п!к ТСЛ 394 к за схемоо /?/, зг( дно з якои д!рки «Х^-дентр^ рекой« нувть з ёлектрона-ма Се -цен1р1в.

Рад1ац1ян! венгра забарвлвння в крноталах ВгС^-Се воло-д!сть виб1рковою чутлив!стю до дН св!тла визначекого спектрального ч!апаэону, зв"язаного з фото!он1зац1ян1гми пропесами

1 переносом заряду м!ж датами пентраии. вотол|з останигх в!д-буваетьоя при одиофотоиному /560 нн/ 1 двофотонному /337, 440 нм/ поглинанн1.- Двофотонне поглинання в омугах Щ споотер!гало-ся при опром1ненк! кристал!» 5гСе,-С* внврои!нюваннл* азотного та гел1я-кадм!свого лазер|в. СПостсрГгаввя т!окия зв"язок рад{-ац!иного забарвлешя крастал1в ЗгСЦ-С« з кластерными /2:2:2/ Са -центрами. Сп1вактивац1я 1огшш К+ знииуе густи ну забарвл^чга.

ОСНОВЫ РЕШЫАТМ I ВЙСКОВИ

I. Всерше виявлено тонку структуру електронио-коливких спект-р!в плглинаиня /рис. 1/1 лг>н! кесиеицП /рис. 2/ алабоактиво-ваних безкисневях кристал!в БгС^-Се . Проведено симетр^йну 1дентиф!хап!» н!жконф1гурап1 йнах - 5<1 -переход!н в 1онах активатора. Для домхкугчкх С^-центр !в виявлено внесок у тонку структуру як кристалГчних, так ! псевдолокальнмх ко-ливань.

' 2. Лля кристал1в £гССг-Се вперше роэраховако полокення терм ¡в !он!в у кристал!чних полях р!зно! оикетрИ' з врахуванням сп}н-орб!тально! взаемодИ, Побудовано енергетичн! д!агранн як для одикарних: Ок -, Счу -, С^ так I для складних: С,у 2:2:2-, 3:4:2-центр!в. Встаковлеко, «о в д1апазон! кокдентрапШ 5-Ю--'^ ^ 1,5-Ю"1 _иол# вяникавть склад-и! Си - 1 2:2:2-иентр«, а при Сс% «1,0 мол# - 3:4:2-цейтри. При веляких кокиентрац!ях активатора, ооновкимн центрами св1-чення с склавд1 2:2:2-пентри, еверг1я айутекения до яких ефектявно передастся в!д 1ишх тап!в центр!в. ■

5..Взерюе вии!ряно к!нетаку и!слясв1чення фотолиз нсспепп!1 крисни!в г.-с^-Се . В слабоактивованих кристалах значения-часу п!сяясв1чения, Ъ «■?. 4+0,5 но, ке залегать в!д текперв-тури, а у сильноактивованих кристалах чг зи!кюеться в за-лекност! в1д темпера ту рн 1 спектрального д! а па зону збуджен-ня.

4. Досл15кейо спектри отай1окарно? Р1 крискл1в ЭгС^ } ЭгС^-Се в облает! 4,2-415 К I к{нетика в!слясв!четш при Ббудяенн! !«пулъснаи дкерелон рентген1вського випрои!н®ання. 5аф1к-оовано св!чення автол окг.л!зованах /ЭГЗ /6* / 1 400 /ТС/ км/ сксятои1в 1 с!+ -иентр1в /ошкарпих 1 кластерная/- Запропо-ковано момив! ке'хан!зын м!грацП енергН високоенергетич-кого збудження в!д матриц! до активатора.

5. Еперие дослужено спектри збуд»еняя лвыгнеоценцП в облает! ВУЗ кристал!в 5гС1г 1 ЬгС^-Се з викоркстанням еннхротрон-ного випром!нввяпня /4-30 еВ/. Встановлеио, то при васоко-енергетачному збудаенк! крнстал!в БгСг^-Сс основнвк каналом передач! екерг!'! натрии! до активатора с безвипро-1г}вЕвпльний розпад ¡Яляактиваториих екоитог:!в поблнзу локально кокпенсовзиих с|+-центр!г,. к!кцовкм результате?.;

якого е збудження внутр!шкьоактиваторио* люм!несценцП,.

б. Встановлено, що в кристалах ЗгС^-Сь.к 1сна к* входять в гратку як 1 кцив!дуально, спраяти утв«\ кни куб!чких цен- • тр!а Се* , так I у склад! дом1вково-вакантаих ципол1в КЧ^. , роэм!щених в окол! Се -центр!й, перешкодхап« углоренно цер!евах клаотер!в 2:2:2- 1 С1у -центр!в, Сп1вактивац1я 1опа-ии К+ приводить до значках зм1и спектр'з рентгеаолш1нео-пекц1'1 крисгал!в ггСЦ-Се.К , головкиии а яких с дом!нуьча роль у випром!игаанн1 одинарних Се -пен1$1в 1- гйдвицення енергетичного виходу 1нтегрально'1 РЛ у випадку слабоактиво-ваних кристал!'в.

Т. Встановлено, що структура спектр!» 1СЛ у значн!и м!рГ визна-чаеться провесами типу:

с? (с£>—

при я к ому д!рки е+ можуть делокал!зуватися !з Vя -, Ум С1?-пеитр1в. Ооновна' чаотка локал!зованах д!рок, породжених високоеиергетичнии опрон!ненням сильноактивованих кристал!в ЗгСг^-Се при 77 К, зосередкека у склад! АХ*" -центр!в 1 при. водить до запасания значках св!тлосум, ях! висв!чурться в облает! 400 К в результат! процесу:

9Х" + Се ^ ФХ СГ + К

8", Рад!ац!яне забарвлення крастал!в 5гС12-Се , отаб1льне при 300 К, породауеться фотохромюша 9)С*- ! фХ-центрами, а такой Се*-пентрамя !' е т!сно пов"язаним 1з кластерними /2:2:2/ Се* -центрами. Сп!вактавап!я !опани К+ зкинуе ретину забарвлення. Пронеси энейарвленяя кристал1в ЗгС^-Се зд!Псяооть-' ся при терм!чних /Т^ 400 К/, пере творениях центр!» забарвлення, а також при фотол!з!- останн!х, вкасл!док однофотонню-го /560 т/ ! двофотонного /337, 440 им/ по глина нпя.

Осковн! положения диоергаиЛ в1дойра«ен! у касчупних публ1каи!ях: •

I. о люминесценция С<Г -центров в монокристаллах БгСг^Се и ' б<лСР.г-Се / А'нтоняк О.Т., Стапьхо Н.Г., Мягкота С.В., Пидзы-раяло н.С. // УII Всессвэяня симпозиум по спектроскопии крис- , • таллов, актив1грогаишх.нснзыи редкоземельных а переходных металлов. Тезися докладов. Ленинград: ЛИЯ5, Г?82. - С.232.

2. Литокяк О.Т., Станько Н.Г., Пидзнрайяо Н.С. Актаваторвая -сиинеоценшя монокристаллов SrCt,"-Cc // УФЕ. - 1984. -Î.29, 82. - С.298-300.

э*

3. Антоняк О.Т., Пицзырсйло Н.С. Спектроскопия с«, -центров в монокристаллах Srce^Ce // Опт. н спектр. - 1986. - Т.60, »6. - С.1198-1200.

и. Антоняк О.Т., китнк И.В., Пидзырайло U.C. Особенности злек-трои-фононаого взаимодействия в Се. -центрах монокристаллов $гаг-Се // Опт. и спектр. - 1967. - Т.63, $3. -С. 529-53

5. /птоняк О.Т., Китык ::.В., Пидзырайло Н.С. Спектроскопия вк-' т заторных центров различной локальной стшетрии в кристаллах SrC^-Ce // опт. и спектр. - 1990_. - Т.69, Ю. - С.606-611.

6. Антон,та О.Т., ГТядзну.йло Н.С. Особенности рентгеколкшиэс.-ценгаи кристаллов SrC^-Ce // 7<SJ.. - 19">0. - Т.35, V/. -C.Î003-I006.

7. Антоняк 0.Т., Пидэнравло Н.С., Терехин к.Л. Лшинзспеипия кристаллов ЗгСЦ в SrCtj-Ce при Бысо.тсаксргетичео."ои возбуждении // Опт. и спектр. - 1991. - T.7I, fîg. - C.32I-323.

8. Антоняг О.Т., Пидзырайло Н.С. Актасаторные центры в кристаллах SrC£j-Ce,K ff 1У Всссобзг2.'й симпозиум по спектроскопии кристаллов, активирования коглни редкозамелььмх и ператодкнх'металлов. Тезиси докладов. Ленинград, 18-20 кая 19Ь'Ог. - Д.: СТЛ. 1990. -C.2I6.

9. Антоняк О.Т., Гшдзиравло Н.С. ТерностинуянроБанкал лшинес-цеисмя слпбоактивированкых кристаллов Sr-Cî^-Ce . // 7SH. -P9I. -Т.Э6, M. - С.352-357.

10. Антоняк 0,Т., Пидзырайло К.С. Особенности окраски коиопряо-1-аллов 5гСег-Сс .// Катериали 71 Всесовзиого симгмзкуиа "Лшинесценткне приемники и преобразователи и о ни виру си его излучения", Львов, 26-28 а иг. 1966 г. - Львов: изд-во Львов, ун-та, 1989. - С. 184.