Оптические свойства и способы исследования адсорбированных малоатомных частиц тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

На правах рукописи

МИНАКОВ ДМИТРИИ АНАТОЛЬЕВИЧ

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СПОСОБЫ ИССЛЕДОВАНИЯ АДСОРБИРОВАННЫХ МАЛО АТОМНЫХ ЧАСТИЦ

Специальность 01.04.05 - оптика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Воронеж - 2008

003454019

Диссертационная работа выполнена в Воронежском государственном университете.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор

Латышев Анатолий Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

Чернышев Вадим Викторович

доктор физико-математических наук, профессор

Рембеза Станислав Иванович

Ведущая организация

Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, г. Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится « 27 » ноября 2008 г. в 17 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.038.06. при Воронежском государственном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, Университетская пл. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « 23 » октября 2008 года.

Учёный секретарь л у

диссертационного совета Мщу*/) Дрождин С.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Адсорбированные малоатомные частицы и наночастицы значительно изменяют оптические свойства кристаллов. Их наличие на поверхности приводит к ряду специфических эффектов - гигантское комбинационное рассеяние света, резкое увеличение флуоресценции и вероятности антистоксового возбуждения люминесценции кристаллов. Взаимодействие этих частиц с молекулами органических красителей сенсибилизирует светочувствительность кристаллов с ионно-ковалентной связью, что часто имеет отрицательное значение, если эти кристаллы являются элементами оптических систем. Двух и многофотонный характер взаимодействия света с кристаллами, содержащих на своей поверхности адсорбированные частицы, приводит к нелинейным эффектам, которые используются в оптоэлектронике. На поверхности ионно-ковалентных кристаллов под действием актиничного излучения идут процессы преобразования (разрушение, укрупнение) адсорбированных атомов даже при низких температурах, что также имеет значение для практики.

В тоже время природа перечисленных эффектов, механизмы взаимодействия световых потоков с такого рода атомно-шероховатой поверхностью изучены еще недостаточно. В литературе существуют противоречивые представления относительно этих эффектов и роли адсорбированных частиц во многих явлениях. Поэтому необходимы дальнейшие исследования, прежде всего оптических свойств этих частиц, их спектральных особенностей и особенностей их взаимодействия с излучением. Получение такой информации очень важно для глубокого понимания механизма антистоксовой люминесценции некоторых ионно-ковалентных кристаллов. Это позволит создать эффективные преобразователи световых потоков в оптоэлектронике, элементы оптической ЗБ памяти с уверенным считыванием записанной информации, новые способы зондирования в ближнепольной микроскопии.

Поскольку концентрации адсорбированных частиц, как правило, значительно ниже концентрации объемных дефектов кристаллов и часто составляют малую долю концентрации атомов, составляющих монослой, их исследование вызывают значительные экспериментальные трудности. Необходимо развитие новых методов и способов исследования поверхностных состояний. Особое значение имеет исследование возможности использования поверхностных электромагнитных волн, локализованных вблизи поверхности. Эти волны наиболее эффективно могут взаимодействовать с поверхностными состояниями, и поэтому их применение позволит выделить эти состояния и успешно их изучать.

Цель и задачи работы.

Целью работы является исследование процессов взаимодействия световых потоков с атомно-шероховатыми поверхностями и центрами кластерного типа, адсорбированных на них, а также разработка способов таких исследований.

В соответствии с поставленной целью были сформулированы основные задачи научной работы:

1. Разработка метода нанесения и исследования оптических свойств металлических атомов и их малоатомных кластеров адсорбированных на поверхности ионно-ковалентных кристаллов.

2. Получение спектров фотоионизации атомов серебра и их малоатомных кластеров, адсорбированных на поверхности монокристаллов AgCl и ЕпБ.

3. Исследование процесса фотостимулированного формирования на поверхности монокристалла AgCl малоатомных серебряных кластеров из адатомов серебра.

4. Исследование процесса релаксации неравновесных носителей заряда, локализованных на поверхностных серебряных центрах, в фотовозбужденном монокристалле сульфида цинка.

5. Экспериментальное изучение термического возбуждения и конверсии поверхностных плазмонов в фотоны на краю металлической пластины.

Объесты исследований.

Исследование оптических свойств серебряных атомов и малоатомных кластеров, а также процессов их фотостимулированных преобразований были проведены на поверхности монокристаллов AgCl и 2п5. Перечисленные системы обладают достаточно высоким квантовым выходом люминесценции, что позволяет использовать высокочувствительный метод фотостимулированной вспышки люминесценции для исследования глубоких электронных состояний. Исследование конверсии поверхностных плазмонов в фотоны проводилось на медной пластине.

Научная новизна работы заключается в том, что:

1. Впервые проведены сравнительные исследования оптических свойств атомов и монодисперсных малоатомных кластеров серебра, адсорбированных на поверхности разных ионно-ковалентных кристаллов. Получены спектры фотоионизации отдельных, невзаимодействующих друг с другом, серебряных атомов и кластеров Ag2, а также атомов золота, адсорбированных на поверхности монокристаллов хлористого серебра и сульфида цинка. Исследованы спектральные свойства кластеров А§3, адсорбированных на поверхности монокристалла А§С1. Определены оптические глубины электронных ловушек в запрещенной зоне указанных кристаллов соответствующих этим центрам.

2. Впервые исследован процесс фотостимулированного формирования на поверхности монокристаллов AgCI малоатомных серебряных кластеров из адатомов серебра за счет их фотостимулированной миграции. Показано, что эволюция одних серебряных центров в другие происходит последовательно через стадии ди- и тримеризации. Обнаружено, что процесс фотостимулированной диффузии адатомов серебра по поверхности исследуемых монокристаллов осуществляется как в результате последовательной перезарядки адсорбированных атомов и ионов серебра; так и в результате прыжкового механизма диффузии.

3. На примере монокристалла гпБ впервые исследована природа и механизм уменьшения концентрации электронов, запасенных на глубоких ловушках, обусловленных поверхностными серебряными центрами. Показано, что уменьшение концентрации этих электронов происходит в результате их безызлучательной рекомбинации с дырками, термически освобождаемых с мелких уровней локализации. Обнаружено, что на уменьшение величины высвеченной светосуммы существенное влияние оказывает процесс термической ионизации электронов, локализованных на мелких электронных ловушках ионно-ковалентных кристаллов.

4. Впервые исследован процесс конверсии термически возбуждаемых поверхностных плазмонов в фотоны на краю медной пластины.

Практическая значимость работы.

Полученные в данной диссертационной работе результаты, относительно оптических свойств металлических атомов и кластеров, адсорбированных на поверхности ионно-ковалентных кристаллов,- процессов их фотостимулированных преобразований, могут найти применение в следующих прикладных областях современной оптики:

- фотостимулированное формирование из атомов монодисперсных наночастиц с заданными свойствами;

- сканирующая микроскопия ближнего поля отдельных адсорбированных на поверхности ионно-ковалентных кристаллов атомов и кластеров;

- разработка нового поколения низкопороговых преобразователей частоты и интенсивности оптического излучения видимого и ближнего ИК-диапазона;

- разработка новых элементов ЗЭ - памяти с люминесцентным считыванием информации.

Положения, выносимые па защиту:

1. Сравнительные данные о спектрах фотоионизации адатомов и димеров серебра на монокристаллах хлорида серебра и сульфида цинка. Данные о спектрах фотоионизации тримеров серебра на монокристалле хлорида серебра.

2. Экспериментальные данные о формировании под действием световых потоков из адсорбированных на поверхности монокристалла AgCl атомов серебра сначала димеров, а затем тримеров серебра и более крупных серебряных кластеров.

3. Экспериментальное доказательство того, что для монокристалла уменьшение концентрации электронов, запасенных на глубоких ловушках, обусловленных примесными поверхностными серебряными центрами происходит в результате их безызлучательной рекомбинации с дырками, термически освобождаемых с мелких уровней локализации, а также того, что на уменьшение величины высвеченной светосуммы существенное влияние оказывает процесс термической ионизации электронов, локализованных на мелких электронных ловушках.

4. Экспериментальные данные, полученные при исследовании конверсии тепловых поверхностных волн в инфракрасном диапазоне на краю медной пластины.

Апробация работы.

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на двух Всероссийских конференциях «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах» (Воронеж, 2004 г., 2006 г.); III международной конференции «Фундаментальные проблемы физики» (Казань, 2005 г.); VIII международной конференции «Опто- и наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 2006 г.); X международной конференции «Физико-химические процессы в неорганических материалах» (Кемерово, 2007 г.); всероссийском симпозиуме «Нанофотоника» (Черноголовка, 2007 г.); Ill International Conference on Surface Plasmon Photonics (France, 2007).

Публикации.

По результатам диссертационной работы опубликовано 17 работ. В их числе 8 статей в реферируемых научных журналах и 9 работ, являются материалами и тезисами докладов на международных и всероссийских научных конференциях и симпозиумах.

Личный вклад автора.

Работа выполнена на кафедре оптики и спектроскопии Воронежского госуниверситета. Все вошедшие в диссертацию результаты выполнены лично автором или совместно с преподавателями и аспирантами кафедры. Автором осуществлено методическое обоснование использованных в работе методов исследования и проведены экспериментальные измерения. Проведен анализ и интерпретация полученных результатов. Сформулированы основные выводы и научные положения, выносимые на защиту.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 218 наименований. Работа содержит 159 страниц машинописного текста, включая 4 таблицы и 34 рисунка.'

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель и поставлены основные задачи исследования, обоснован выбор объекта исследований, отмечены научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены научные положения, выносимые на защиту, перечислены конференции, на которых были доложены основные результаты работы, указаны структура и объем диссертации.

Первая глава представляет собой аналитический обзор литературных данных по теме диссертационной работы. Так, в частности, проведен анализ методов, используемых для исследования физических свойств частиц атомно-молекулярной степени дисперсности, адсорбированных на поверхности кристаллов. Сделан обзор экспериментальных и теоретических работ, посвященных исследованию оптических и термических свойств адсорбированных на поверхности ионно-

ковалентных кристаллов атомов металлов и их малоатомных кластеров. Отмечена успешность и эффективность люминесцентных методов, и в особенности метода фотостимулированной вспышки люминесценции (ФСВЛ), при проведении таких исследований. Проанализированы экспериментальные результаты относительно спектральных свойств адатомов и димеров серебра на поверхности кристаллов га-логенида серебра, а также механизмов их участия в фотостимулированных процессах. Проведен анализ механизмов и методов исследования процессов терма- и фотостимулированной диффузии примесных поверхностных центров. Обоснована необходимость дальнейших исследований природы фотостимулированной диффузии адатомов серебра на поверхности кристаллов галогенидов серебра, на поверхности других ионно-ковалентных подложек, а также процесса фотостимули-рованного формирования малоатомных кластеров из адатомов. Проведен анализ основных свойств поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ). Проделанный обзор экспериментальных и теоретических работ, свидетельствует о возможности термической генерации и срыва поверхностных плазмонов (ПП) с края плоскости металлов. Обоснована возможность использования ПЭВ в качестве эффективного инструмента исследования поверхности, и в частности, адсорбированных на ней примесных центров.

Во второй главе проведен анализ экспериментальной аппаратуры и методов исследований, привлечение которых позволило решить поставленные в работе задачи.

В разделе 2.1 проведен подробный анализ метода ФСВЛ. Продемонстрированы возможности этого метода для исследования оптических свойств примесных поверхностных центров. Показана связь экспериментально измеряемых параметров вспышки люминесценции с параметрами примесных поверхностных центров светочувствительных кристаллов.

В разделе 2.2 определены условия влияющие на корректное использование метода ФСВЛ. Во-первых, это точное знание механизма люминесценции кристал-лофосфоров в основных полосах свечения, в которых регистрируется вспышка. Во-вторых, это выбор условий измерений, а именно, выбор времени УФ возбуждения, времени темновой паузы и времени измерения светосуммы.

Для монокристалла ЕпБ, люминесцирующего в полосе с Лт„ =520 нм по механизму Шена-Класенса, исследована природа и механизм уменьшения концентрации электронов, запасенных на глубоких ловушках. Исследуя зависимость светосуммы 5 ФСВЛ от времени темновой паузы для ловушек обусловленных поверхностными серебряными центрами и собственными объемными дефектами кристалла, при их стимуляции излучением с энергией квантов 1,90 эВ и 1,00 эВ соответственно, удалось установить, что для разных энергий стимуляции наблюдается различная скорость затухания величины светосуммы (рис. 1, кр. 1 и 2). Показано, что воздействие дополнительного ИК-излучения с энергией квантов в интервале 0,10-0,40 эВ во время темновой паузы приводило к существенному увеличению

скорости уменьшения концентрации неравновесных электронов, локализованных

на глубоких ловушках (рис. 1, кр. 3 и 4).

<>

шм

О 2 ■

О -1-г-.-1-1-1-1-1-►

(1 20 41) 60 SO 100 i:o 140 160 ' с

Рисунок 1 Кинетики убыли S для монокристалла ZnS при 77 К для энергий стимуляции 1,00 эВ (кривые 1 и 3) и 1,90 эВ (кривые 2 и 4). Сплошные линии - в отсутствие ИК подсветки, штрихованные - при включенной дополнительной ИК подсветке.

Эти результаты свидетельствуют о том, что релаксация запасенной светосум-мы во время темновой паузы с одной стороны происходит вследствие ионизации неравновесных носителей зарядов, локализованных на мелких локальных уровнях, а с другой зависит от природы уровней локализации электронов, участвующих в ФСВЛ. Поэтому уменьшение концентрации электронов, локализованных на ловушках обусловленных как поверхностными серебряными центрами, так и собственными объемными дефектами монокристалла ZnS происходит в результате их рекомбинации со свободными дырками, термически освобождаемыми с мелких уровней локализации. Причем показано, что этот процесс рекомбинации носит безызлучательный характер. Кроме того, показано, что стимуляция излучением в энергетическом интервале 0,10-0,40 эВ во время темновой паузы приводила к существенному увеличению числа излучательных актов рекомбинации электронов, локализованных на мелких электронных ловушках, с дырками, локализованных на центрах люминесценции, и, как следствие, к существенному снижению концентрации последних. Этот результат был подтвержден исследованием влияния температуры на величину высвеченной светосуммы. Исходя из этих результатов был сделан вывод о том, что на уменьшение величины высвеченной светосуммы существенное влияние оказывает процесс термической ионизации электронов, локализованных на мелких электронных ловушках исследуемого монокристалла.

В разделе 2.3 описывается экспериментальная аппаратура необходимая для проведения высокочувствительных люминесцентных исследований. Приведено подробное описание автоматического спектрального комплекса, устройства масс-спектрометрического напыления молекулярных ионов металлов Men+(n=1...4), а также установки для возбуждения и регистрации ПЭВ. Сделан вывод о том, что

исследование природы процесса низкотемпературного фотостимулированного формирования малоатомных металлических кластеров на поверхности светочувствительных кристаллов можно осуществить с помощью метода, сочетающего в себе метод ФСВЛ, позволяющий исследовать свойства примесных поверхностных центров, а также технику масс-спектрометрического напыления соответствующих молекулярных металлических ионов.

Третья глава посвящена исследованию процесса низкотемпературного фотостимулированного формирования малоатомных серебряных кластеров на поверхности монокристалла А§С1 из адатомов серебра.

В разделе 3.1 представлены результаты исследования спектральных свойств и атомов и димеров серебра, адсорбированных на поверхности монокристалла ZnS, а также атомов, димеров и тримеров серебра, и атомов золота, адсорбированных на поверхности монокристалла А§С1.

В разделах 3.1.1 и 3.1.3 совместно с авторами работ [1,2] были получены спектры фотоионизации серебряных атомов и кластеров Ag2, адсорбированных на поверхности кристалла хлористого серебра. Обнаружено, что адатомы и димеры серебра на поверхности этого кристалла создают глубокие электронные ловушки, отстоящие от дна зоны проводимости на 1,73 эВ и 1,54 эВ соответственно. Однако наличие ионов серебра в составе исследуемой подложки некоторым образом могло искажать полученные результаты, поскольку при определенных условиях возможен выход серебряных ионов из объема кристалла на его поверхность, и, создание тем самым неконтролируемых по количеству дополнительных поверхностных серебряных центров. Несмотря на возможность существенного снижения влияния этих центров, путем обработки поверхности кристалла А§С1 в вакууме атомарным хлором, для подтверждения сделанных выводов очень важно было исследовать спектральные свойства серебряных центров, адсорбированных на чужеродных ионно-ковалентных подложках, и кроме того исследовать свойства чужеродных для кристалла AgCl адсорбированных центров. Такие исследования были выполнены. Так в разделе 3.1.1 представлены результаты исследования спектральных свойств атомов и малоатомных кластеров золота, адсорбированных на поверхности кристалла AgCI. Обнаружено, что создание этих частиц на поверхности кристаллов хлористого серебра приводит к появлению двух хорошо разделенных групп глубоких электронных ловушек. Сделано предположение, что адатомы золота создают глубокие уровни с энергией фотоионизации 1,85 эВ.

В разделах 3 1.2 и 3.1 3 исследованы спектральные свойства адатомов и димеров серебра на поверхности охлажденного до 77 К монокристалла образованных в результате масс-спектрометрического напыления соответствующих ионов А§„+(п=1,2). Показано, что создание на поверхности ХпБ атомов серебра в концентрации ~ 108 см"2 приводило к появлению в запрещенной зоне кристалла глубоких электронных состояний отстоящих от дна зоны проводимости на величину 1,45 эВ. Увеличение концентрации адсорбированных частиц в 10 раз приво-

дило к появлению, помимо указанных выше состояний, новых электронных состояний отстоящий от дна зоны проводимости на величину 1,65 эВ. Учитывая концентрационную зависимость спектрального проявления адатомов серебра определены их спектры фотоионизации (рис. 2).

ЫХ1 (>S(I "НО "">() SOU S>0 / им 600 h5(l "00 S00 S5II / "V

Рисунок 2 Спектры фотоионизации адсорбированных на поверхности монокристалла ZnS атомов серебра, (а) - концентрация адатомов серебра ~ 108 см'2, (б) -концентрация адатомов серебра ~ 109 см'2.

Определен стоксов сдвиг, который для обеих полос составил величину равную 0,15 эВ. Обнаружено, что создание на поверхности монокристалла ZnS димеров серебра, как и в случае с адсорбцией атомов серебра, приводило к появлению в запрещенной зоне кристалла двух типов глубоких электронных состояний, отстоящих от дна зоны проводимости на величины 1,60 эВ и 1,82 эВ соответственно. Показано, что при напылении ионов Ag2+ на поверхности сульфида цинка помимо димеров серебра образуются и адатомы, проявляющие себя в виде ловушек отстоящих от дна зоны проводимости на величину 1,45 эВ. А при увеличении концентрации напыляемых ионов Ag2+ наблюдалось спектральное проявление адатомов и в области 1,65 эВ, что коррелирует с результатами исследования адсорбции ионов Ag+. Учитывая спектральное проявление адатомов серебра получены спектры фотоионизации димеров серебра (рис. 3).

Рисунок 3 Спектр фотоионизации адсорбированных на поверхности монокристалла гпЗ димеров серебра (кр. 2 и 3) в концентрации 6-108 см"2 с учетом адсорбированного атома (кр. 4).

Определены стоксовы сдвиги полос, соответствующих димерам серебра. Сделано предположение о том, что наличие энергетических уровней двух типов как для адатома серебра, так и для димера, обусловлено существованием на поверхности исследованного монокристалла 2п8 двух наиболее вероятно реализующихся положений адсорбции для этих серебряных центров.

В разделе 3.1.4 исследованы свойства кластеров Agз, адсорбированных на поверхности монокристалла А§С1. Учитывая спектральные свойства адатомов и ди-меров серебра, образующихся в результате развала кластерных ионов А§3+ при их адсорбции, удалось получить спектры фотоионизации тримеров серебра. Показано, что тримерам серебра соответствуют четыре типа глубоких электронных ловушек.

В разделах 3.2 и 33 исследован процесс фотостимулированного формирования малоатомных серебряных кластеров из адатомов, за счет фотостимулированной миграции атомов и ионов (рис. 4).

Рисунок 4 Результат разложения спектра стимуляции ФСВЛ монокристалла А§С1 с адатомами серебра, подвергнутого УФ засветке потоком 1015 квант-см"2-с"' в течение 30 минут при 77 К (кр. 1) на спектр стимуляции атомов серебра (кр. 2), димеров (кр. 3) и тримеров (кр. 4).

Обнаружено, что при освещении кристалла А§С1 с адсорбированными на его поверхности атомами серебра УФ светом происходит формирование сначала димеров, затем тримеров и более крупных серебряных центров. Таким образом, показана принципиальная возможность контролируемого формирования центров с заданными параметрами. Показано, что адсорбированные атомы мигрируют благодаря двум возможным механизмам - перезарядка адатомов и прыжковая диффузия.

Четвертая глава посвящена исследованию трансформации термически генерируемых поверхностных плазмонов в фотоны на прямоугольном краю медной пластины в инфракрасном диапазоне. С помощью специально созданной экспериментальной установки удалось показать различие в тепловом излучении, наблюдаемом от сплошной поверхности меди и от края этой поверхности. Показано, что эта разница обусловлена конверсией поверхностных плазмонов в фотоны. Исследуя угловую зависимость интенсивности теплового излучения прямоугольного

края медной пластины и края той же пластины, но цилиндрической формы, удалось выделить угловое распределение электромагнитного излучения срывающихся с края поверхностных плазмонов. Оказалось, что наибольшая интенсивность этого «дополнительного» излучения наблюдается в направлении, совпадающим с плоскостью пластины.

В пятой главе представлены результаты исследования возможности усиления антистоксового свечения некоторых ионно-ковапентных кристаллов и использовании этого эффекта в ближнепольной микроскопии адсорбированных металлических центров. На примере нанокристаллов AgCI(I), стабилизированных в желатиновой матрице, исследован эффект сенсибилизированной адсорбированными атомами и малоатомными кластерами серебра, а также молекулами красителя малахитового зеленого, антистоксовой люминесценции. Показана возможность усиления антистоксовой люминесценции разделенными в пространстве молекулами красителя и малоатомными кластерами серебра Приведены экспериментальные доказательства того, что эффективными центрами возбуждения сенсибилизированной антистоксовой люминесценции в исследованных образцах являются слабосвязанные металлорганические наноструктуры, состоящие из молекул красителя и малоатомных серебряных кластеров. А возбуждение антистоксовой люминесценции в этом случае возникает путем двухквантового процесса, включающего в себя возбуждение адсорбированной молекулы красителя, перенос энергии электронного возбуждения атому или малоатомному кластеру серебра, его фотоионизацию и последующее возникновение в кристалле электрон-дырочной пары. Рассмотрены перспективы использования исследованного эффекта сенсибилизированной антистоксовой люминесценции в сканирующей микроскопии ближнего поля.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Определены оптимальные условия исследования оптических свойств атомов и монодисперсных малоатомных металлических кластеров, адсорбированных на поверхности светочувствительных кристаллов.

2. Получены сравнительные данные о спектральных свойствах атомов серебра и кластеров А§2, адсорбированных на поверхности монокристаллов AgCl и гпБ, а также атомов золота и кластеров Ag^ на поверхности монокристалла А§С1. Обнаружено, что адсорбция на поверхность монокристаллов ZnS частиц атомно-молекулярной дисперсности приводит к появлению в запрещенной зоне этого кристалла глубоких электронных состояний. При этом укрупнение размера частиц на поверхности хлористого серебра соответствует понижению уровней, а для сульфида цинка, наоборот, к их повышению. Наличие энергетических уровней двух типов как для адатомов, так и для димеров серебра на поверхности монокристалла гпБ, обусловлено существованием на поверхности исследованного монокристалла двух наиболее вероятно реализующихся положений адсорбции для ука-

занных центров. Наблюдаемая множественность образующихся энергетических уровней для тримеров серебра на поверхности монокристалла хлорида серебра обусловлена, с одной стороны, возможностью адсорбции кластеров А§3 разной формы и в разных положениях адсорбции, а с другой стороны, образованием более крупных кластеров.

3. Полученные спектральные свойства адсорбированных серебряных центров атомно-молекулярной степени дисперсности позволили изучить начальные стадии низкотемпературного фотостимулированного процесса протекающего на поверхности монокристаллов А£С1. Обнаружено, что этот процесс заключается в фотостимулированном формировании малоатомных кластеров серебра из адато-мов в результате их фотостимулированной миграции. При этом эволюция одних серебряных центров в другие происходит последовательно через стадии ди- и тримеризации. Показано, что процесс фотостимулированной миграции адатомов серебра по поверхности исследуемых монокристаллов осуществляется как в результате последовательной перезарядке адсорбированных атомов и ионов серебра, так и в результате прыжкового механизма диффузии.

4. На примере монокристалла исследована природа и механизм уменьшения концентрации электронов локализованных на глубоких ловушках, обусловленных как собственными дефектами кристалла, так и примесными поверхностными серебряными центрами, от времени темновой паузы. Показано, что уменьшение концентрации этих электронов происходит в результате их безызлучательной рекомбинации с дырками, термически освобождаемыми с мелких уровней локализации. Обнаружено, что на уменьшение величины высвеченной светосуммы 5 существенное влияние оказывает процесс термической ионизации электронов, локализованных на мелких электронных ловушках.

5. Обнаружена конверсия термически возбуждаемых поверхностных плазмонов в фотоны на краю металлической пластины.

6. Разработан способ усиления интенсивности антистоксовой люминесценции путем взаимодействия пространственно разделенных молекул органических красителей и наночастиц серебра.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Латышев А.Н. Тепловое возбуждение поверхностных волн / А.Н. Латышев, Д.А. Минаков, О.В. Овчинников, В.Н. Селиванов // II Всероссийская конференция «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах» (ФАГРАН-2004): материалы конференции. - Воронеж, ВГУ, 2004. - С. 259-260.

2. Латышев А Н. Спектральные свойства энергетических состояний атомов и димеров металла, адсорбированных на поверхности ионно-ковапентных

кристаллов / А.Н. Латышев, O.B. Овчинников, Д.А. Минаков, М.С. Смирнов, С.С. Охотников // Международная конференция «Фундаментальные проблемы физики» Материалы конференции. - Казань, 2005. - С. 64.

3. Латышев А.Н. Срыв поверхностных волн с края металлов в оптическом диапазоне / А.Н. Латышев, Д.А. Минаков, О.В. Овчинников, В.Н. Селиванов // Международная конференция «Фундаменталыше проблемы физики» Материалы конференции. - Казань, 2005. - С. 70.

4. Латышев А.Н. Энергетические состояния адсорбированных частиц золота атомно-молекулярной дисперсности / А.Н. Латышев, О.В. Овчинников, М.С. Смирнов, Д.А. Минаков // Конденсированные среды и межфазные границы. -2005.-Т. 7, № 1. - С. 52-54.

5. Латышев А.Н. Спектр фотоионизации монодисперсных кластеров Ag2, адсорбированных на поверхности монокристаллов AgCl / А.Н. Латышев, О.В. Овчинников, М.С. Смирнов, Д.А. Минаков, С.С. Охотников // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2006. - Т. 8, №1. - С. 25-28.

6. Минаков Д.А. Тепловое излучение при срыве поверхностной волны вблизи края медной пластины / Д.А. Минаков, В.Н. Селиванов, В.Б. Зон, А.Н. Латышев, О.В. Овчинников // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2006. - Т. 8,№2.-С. 131-136.

7. Латышев А.Н. Спектры фотоионизации адсорбированных на поверхности монокристалла ZnS атомов серебра / А.Н. Латышев, О.В. Овчинников, Д.А. Минаков, М.С. Смирнов // Журнал прикладной спектроскопии. - 2006. - Т. 73, № 3,-С. 335-338.

8. Латышев А.Н. Метод формирования кластеров металлов заданной дисперсности на поверхности ионно-ковалентных кристаллов за счёт фотостимулированной диффузии адсорбированных атомов / А.Н. Латышев, О.В. Овчинников, Д.А. Минаков, М.С. Смирнов, П.В. Новиков // VIII Международная конференция «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» : труды конференции. - Ульяновск, 2006. - С. 79.

9. Латышев А.Н. Фотостимулированное формирование на поверхности ионно-ковалентных кристаллов адсорбированных малоатомных кластеров серебра заданной дисперсности / А.Н. Латышев, Д.А. Минаков, О.В. Овчинников, М.С. Смирнов, П.В. Новиков // IV Всероссийская конференция «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах» (ФАГРАН-2006) : материалы конференции. - Воронеж, ВГУ, 2006. - С. 565-568.

Ю.Латышев А.Н. Фотостимулированное формирование малоатомных кластеров серебра заданной дисперсности на поверхности монокристаллов AgCl и ZnS / А.Н. Латышев, О.В. Овчинников, Д.А. Минаков, М.С. Смирнов, П.В. Новиков //

Российские нанотехиологии. - 2007. - Т. 2, № 11-12. - С. 75-77.

П.Овчинников О.В. Спектры фотоионизации адсорбированных на поверхности монокристалла ZnS димеров серебра / О.В. Овчинников, Д.А. Минакова М.С. Смирнов, П.В. Новиков, А.Н. Латышев, // Журнал прикладной спектроскопии. -2007. - Т. 74, № 4. - С. 545-547.

12.Латышев А.Н. Особенности рекомбинационных процессов в кристаллах сульфида цинка /А.Н. Латышев, О.В. Овчинников, П.В. Новиков, Д.А. Минаков, М.С. Смирнов // Международная конференция «Физико-химические процессы в неорганических материалах» (ФХП-10): доклады. - Кемерово, КемГУ, 2007. - Т. 2. - С. 110-114.

13. Латышев А.Н. Фотостимулированное формирование адсорбированных кластеров серебра на поверхности кристаллов AgCl и ZnS / А.Н. Латышев, О.В. Овчинников, Д.А. Минаков^ М.С. Смирнов, П.В. Новиков // Международная конференция «Физико-химические процессы в неорганических материалах» (ФХП-10): доклады. - Кемерово, 2007. - С. 327-330.

14.Latyshev А. N. Thermal radiation of surface plasmons. / A. N. Latyshev, D. A. Minakov, O. G. Vikin, О. V. Ovchinnikov, V. A. Buslov, V. B. Zon, // Third International Conference on Surface Plasmon Photonics. - France, 2007. - P. 227.

15.Латышев А.Н. Фотостимулированное формирование малоатомных кластеров серебра заданной дисперсности на поверхности кристаллов AgCl и ZnS/ А.Н. Латышев, О.В. Овчинников, Д.А. Минаков, М.С. Смирнов, П.В. Новиков // Всероссийский симпозиум «Нанофотоника» : тезисы докладов. - Черноголовка, 2007.-С. 105.

16. Латыш ев А.Н. Фотостимулированное формирование малоатомных кластеров серебра заданной дисперсности на поверхности монокристаллов AgCl и ZnS / А.Н. Латышев, О В. Овчинников, Д.А. Минаков, М.С. Смирнов, П.В. Новиков // Химия высоких энергий (приложение). - 2008. - Т. 42, № 4 (приложение). - С. 23-26.

17. Новиков П.В. Эффект уменьшения высвеченной светосуммы вспышки люминесценции в монокристаллах ZnS / П.В. Новиков, А.Н. Латышев, О.В. Овчинников, Д.А. Минаков, М.С. Смирнов // Вестник ВГУ, серия: Физика. Математика. - 2008, № 1. - С. 65-69.

Используемая литература:

1. Овчинников О.В. Фотостимулированные процессы и адсорбция атомов серебра на поверхности кристаллов хлористого серебра: дис. ... канд. физ.-мат. наук / О.В. Овчинников; ВорГУ. - Воронеж, 2001. - 170 с.

2. Охотников С.С. Свойства атомов и малоатомных кластеров серебра, адсорбированных на поверхности хлорида серебра: дис. ... канд. физ.-мат. наук / С.С. Охотников; ВорГУ. - Воронеж, 2004. - 198 с.

Подписано в печать 21 10 2008 Формат 60x84/16 Услпл 1 Тираж 100 Заказ 255 Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета 394000, г Воронеж, Университетская площадь, 1, ком 43, тел 208-853 Отпечатано в лаборатории оперативной печати ИПЦ ВГУ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ НИЗКОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР И ЧАСТИЦ АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОЙ СТЕПЕНИ ДИСПЕРСНОСТИ.

1.1 Экспериментальные методы исследования адсорбированных частиц.

1.2 Оптические свойства атомов и малоатомных кластеров адсорбированных на поверхности ионно-ковалентных кристаллов.

1.3 Фотостимулированные преобразования адсорбированных атомов и малоатомных кластеров на поверхности кристаллов.

1.3.1 Фотостимулированная диффузия адсорбированных атомов по поверхности твердого тела.

1.3.2 Низкотемпературный поверхностный фотостимулированный процесс и эффект усталости люминесценции.

1.4 Поверхностные электромагнитные волны.

1.4.1 Основные свойства поверхностных электромагнитных волн.ЗЗ

1.4.2 Термостимулированное возбуждение и излучение поверхностных поляритонов.

1.4.2.1 Флуктационная природа теплового излучения.

1.4.2.2 Тепловое излучение полубесконечного тела.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1.

ГЛАВА 2 МЕТОД ФОТОСТИМУЛИРОВАННОЙ ВСПЫШКИ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АППАРАТУРА.

2.1 Фотостимулированная вспышка люминесценции как метод изучения оптических свойств примесных поверхностных центров.

2.2 Особенности применения метода ФСВЛ для исследования спектральных свойств глубоких примесных состояний ионно-ковалентных кристаллов.

2.2.1 Разрешающая способность метода ФСВЛ.

2.2.2 Выбор условий измерения параметров ФСВЛ.

2.2.3 Природа и механизмы эффекта темновой убыли светосумм, запасенных на глубоких ловушках в кристаллах AgCl и ZnS.

2.3 Экспериментальная аппаратура.

2.3.1 Автоматический спектральный комплекс для изучения слабых световых потоков люминесценции ионно-ковалентных кристаллов.

2.3.2 Устройство масс-спектрометрического напыления молекулярных ионов Меп+(п=1.4).

2.3.3 Установка для возбуждения и регистрации ПЭВ.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3 ФОТОСТИМУЛИРОВАННАЯ КОАГУЛЯЦИЯ АТОМОВ СЕРЕБРА, АДСОРБИРОВАННЫХ НА ПОВЕРХНОСТИ ИОННО-КОВАЛЕНТНЫХ КРИСТАЛЛОВ.

3.1 Спектральные свойства атомов серебра, золота и малоатомных частиц серебра, адсорбированных на поверхности монокристаллов AgCl и ZnS.

3.1.1 Спектры возбуждения вспышки люминесценции кристалла AgCl с адсорбированными атомами серебра и золота.

3.1.2 Спектры фотоионизации атомов серебра, адсорбированных на поверхности монокристалла сульфида цинка.

3.1.3 Спектры фотоионизации димеров серебра, адсорбированных на поверхности монокристаллов хлористого серебра и сульфида цинка.

3.1.4 Спектр фотоионизации тримера серебра, адсорбированного на монокристалле хлористого серебра.

3.2 Фотостимулированное формирование малоатомных кластеров серебра на поверхности монокристаллов AgCl.

3.3 Механизмы фотостимулированных преобразований на поверхности монокристалла AgCl с участием адсорбированных атомов и малоатомных кластеров серебра.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4 ТЕПЛОВОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ПЛАЗ-МОНОВ И ИХ ТРАНСФОРМАЦИЯ В ФОТОНЫ НА КРАЮ МЕДНОЙ ПЛАСТИНЫ.

4.1 Конверсия поверхностных электромагнитных волн вблизи края поверхности металлической пластины.

4.2 Трансф ормация плазмонов вблизи края медной пластины.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4.

ГЛАВА 5 СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ АНТИСТО-КСОВА СВЕЧЕНИЯ.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 5.

j

Адсорбированные малоатомные частицы и наночастицы значительно изменяют оптические свойства кристаллов. Их наличие на поверхности приводит к ряду специфических эффектов - гигантское комбинационное рассеяние света, резкое увеличение флуоресценции и вероятности антистоксового возбуждения люминесценции кристаллов. Взаимодействие этих частиц с молекулами органических красителей сенсибилизирует светочувствительность кристаллов с ионно-ковалентной связью, что часто имеет отрицательное значение, если эти кристаллы являются элементами оптических систем. Двух и многофотонный характер взаимодействия света с кристаллами, содержащих на своей поверхности адсорбированные частицы, приводит к нелинейным эффектам, которые используются в оптоэлектронике. На поверхности ионно-ковалентных кристаллов под действием актиничного излучения идут процессы преобразования (разрушение, укрупнение) адсорбированных атомов даже при низких температурах, что также имеет значение для практики.

В тоже время природа перечисленных эффектов, механизмы взаимодействия световых потоков с такого рода атомно-шероховатой поверхностью изучены еще недостаточно. В литературе существуют противоречивые представления относительно этих эффектов и роли адсорбированных частиц во многих явлениях. Поэтому необходимы дальнейшие исследования, прежде всего оптических свойств этих частиц, их спектральных особенностей и особенностей их взаимодействия с излучением. Поскольку концентрации адсорбированных частиц, как правило, значительно ниже концентрации объемных дефектов кристаллов и часто составляют малую долю концентрации атомов, составляющих монослой, их исследование вызывают значительные экспериментальные трудности. Необходимо развитие новых методов и способов исследования поверхностных состояний. Особое значение имеет исследование возможности использования поверхностных электромагнитных волн, локализованных вблизи поверхности. Эти волны наиболее эффективно могут взаимодействовать с поверхностными состояниями, и поэтому их применение позволит выделить эти состояния и успешно их изучать.

Развитие направления исследования адсорбированных частиц, кроме сказанного, необходимо еще и для разработки основы получения наночастиц в вакууме, что крайне важно для изготовления их в «чистом виде» без окружения различных радикалов, что, в свою очередь, неизбежно при их выращивании химическими способами. Получение таких наночастиц важно для исследования их реальных физических и химических свойств.

Исследование оптических свойств этих частиц необходимы, кроме того, еще и для глубокого понимания механизма антистоксовой люминесценции. Это позволит создать эффективные преобразователи световых потоков в оптоэлектронике, элементы оптической 3D памяти с уверенным считыванием записанной информации, новые способы зондирования в ближнепольной микроскопии.

Сказанное определяет актуальность исследований оптических свойств атомов и малоатомных кластеров, адсорбированных на поверхности ионно-ковалентных кристаллов и разработки новых способов их изучения.

Целью работы является исследование процессов взаимодействия световых потоков с атомно-шероховатыми поверхностями и центрами кластерного типа, адсорбированных на них, а также разработка способов таких исследований.

Достижение поставленной цели предполагало решение следующих основных задач: Разработка метода нанесения и исследования оптических свойств металлических атомов и их малоатомных кластеров адсорбированных на поверхности ионно-ковалентных кристаллов, о Получение спектров фотоионизации атомов серебра и их малоатомных кластеров, адсорбированных на поверхности монокристаллов AgCl и ZnS. Исследование процесса фотостимулированного формирования на поверхности монокристалла AgCl малоатомных серебряных кластеров из адатомов серебра. Исследование процесса релаксации неравновесных носителей заряда, локализованных на поверхностных серебряных центрах, в фотовозбужденном монокристалле сульфида цинка. в Экспериментальное изучение термического возбуждения и конверсии поверхностных плазмонов в фотоны на краю металлической пластины.

Объекты исследований. Исследование оптических свойств серебряных атомов и малоатомных кластеров, а также процессов их фотостимулиро-ванных преобразований были проведены на поверхности монокристаллов AgCl и ZnS. Перечисленные системы обладают достаточно высоким квантовым выходом люминесценции, что позволяет использовать высокочувствительный метод фотостимулированной вспышки люминесценции для исследования глубоких электронных состояний. Исследование конверсии поверхностных плазмонов в фотоны проводилось на медной пластине.

Научная новизна работы заключается в том, что:

1. Впервые проведены сравнительные исследования оптических свойств атомов и монодисперсных малоатомных кластеров серебра, адсорбированных на поверхности разных ионно-ковалентных кристаллов. Получены спектры фотоионизации отдельных, невзаимодействующих друг с другом, серебряных атомов и кластеров Ag2, адсорбированных на поверхности монокристаллов хлористого серебра и сульфида цинка, а также атомов золота и кластеров Ag3 на поверхности монокристалла хлористого серебра. Определены оптические глубины электронных ловушек в запрещенной зоне указанных кристаллов соответствующих этим центрам.

2. На примере монокристалла ZnS впервые исследована природа и механизм уменьшения концентрации электронов, запасенных на глубоких ловушках, обусловленных поверхностными серебряными центрами. Показано, что уменьшение концентрации этих электронов происходит в результате их бе-зызлучательной рекомбинации с дырками, термически освобождаемых с мелких уровней локализации. Обнаружено, что на уменьшение величины высвеченной светосуммы существенное влияние оказывает процесс термической ионизации электронов, локализованных на мелких электронных ловушках исследуемого монокристалла.

3. Впервые исследован процесс фотостимулированного формирования на поверхности монокристаллов AgCl малоатомных серебряных кластеров из адатомов серебра за счет их фотостимулированной миграции. Показано, что эволюция одних серебряных центров в другие происходит последовательно через стадии ди- и тримеризации. Обнаружено, что процесс фотостимулиро-ванной миграции адатомов серебра по поверхности исследуемых монокристаллов осуществляется как в результате последовательной перезарядки адсорбированных атомов и ионов серебра, так и в результате прыжкового механизма диффузии.

4. Впервые исследован процесс конверсии термически возбуждаемых поверхностных плазмонов в фотоны на краю медной пластины. Основные положения, выносимые на защиту;

1. Сравнительные данные о спектрах фотоионизации адатомов и димеров серебра на монокристаллах хлорида серебра и сульфида цинка. Данные о спектрах фотоионизации тримеров серебра на монокристалле хлорида серебра.

2. Экспериментальные данные о формировании под действием световых потоков из адсорбированных на поверхности монокристалла AgCl атомов серебра сначала димеров, а затем тримеров серебра и более крупных серебряных кластеров.

3. Экспериментальное доказательство того, что для монокристалла ZnS уменьшение концентрации электронов, запасенных на глубоких ловушках, обусловленных примесными поверхностными серебряными центрами происходит в результате их безызлучательной рекомбинации с дырками, термически освобождаемых с мелких уровней локализации, а также того, что на уменьшение величины высвеченной светосуммы существенное влияние оказывает процесс термической ионизации электронов, локализованных на мелких электронных ловушках.

4. Экспериментальные данные, полученные при исследовании конверсии тепловых поверхностных волн в инфракрасном диапазоне на краю медной пластины.

Практическая ценность работы. Полученные в данной диссертационной работе результаты, относительно оптических свойств металлических атомов и кластеров, адсорбированных на поверхности ионно-ковалентных кристаллов, процессов их фотостимулированных преобразований, могут найти применение в следующих прикладных областях современной оптики: в фотостимулированное формирование из атомов монодисперсных наночастиц с заданными свойствами; о сканирующая микроскопия ближнего поля отдельных адсорбированных на поверхности ионно-ковалентных кристаллов атомов и кластеров; разработка нового поколения низкопороговых преобразователей частоты и интенсивности оптического излучения видимого и ближнего ИК-диапазона; разработка новых элементов 3D - памяти с люминесцентным считыванием информации.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на двух Всероссийских конференциях «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах» (Воронеж, 2004 г., 2006 г.); III международной конференции «Фундаментальные проблемы физики» (Казань, 2005 г.); VIII международной конференции «Оп-то- и наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 2006 г.); X международной конференции «Физико-химические процессы в неорганических материалах» (Кемерово, 2007 г.); всероссийском симпозиуме «На-нофотоника» (Черноголовка, 2007 г.); Ill International Conference on Surface Plasmon Photonics (France, 2007)

Публикации и личный вклад автора. Работа выполнена на кафедре оптики и спектроскопии Воронежского госуниверситета. Определение цели и задач диссертации, постановка экспериментов, а также анализ получаемых результатов осуществлялся под непосредственным руководством научного руководителя, заведующего кафедрой оптики и спектроскопии, физического факультета, Воронежского госуниверситета, заслуженного деятеля науки РФ, доктора физико-математических наук, профессора Латышева Анатолия Николаевича.

Все вошедшие в диссертацию результаты выполнены лично автором или совместно с преподавателями и аспирантами кафедры. Автором осуществлено методическое обоснование использованных в работе методов исследования и проведены экспериментальные измерения. Проведен анализ и интерпретация полученных результатов. Сформулированы основные выводы и научные положения, выносимые на защиту.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю, профессору А.Н. Латышеву, кандидатам физ.-мат. наук О.В. Овчинникову, М.С. Смирнову, С.С. Охотникову, аспирантам кафедры П.В. Новикову, В.Б. Зон за неоценимую помощь при выполнении диссертации. Автор выражает особую признательность проф. Б.А. Зону, а также доц. В.А. Шульгину, за интерес и критическое обсуждение некоторых научных результатов диссертации.

Данная диссертационная работа выполнена при финансовой поддержке грантов CRDF и Минобразования РФ в рамках проекта REC-10 (№Y1-P-10-07), РФФИ (№ 06-02-96312р-центра).

По результатам диссертационной работы опубликовано 17 работ. В их числе 8 статей в реферируемых научных журналах, из которых 4 работы опубликованы в журналах, входящих в список ВАК. 9 работ, являются материалами и тезисами докладов на международных и всероссийских научных конференциях и симпозиумах.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 218 наименований. Работа содержит 159 страниц машинописного текста, включая 4 таблицы и 34 рисунка.

Выводы к пятой главе: Показана возможность усиления антистоксовой люминесценции разделенными в пространстве молекулами органических красителей и наночастицами серебра.

Ф Предложен способ исследования механизма возбуждения антисто-ксова свечения, возникающего при сближении молекул органических красителей и наночастиц серебра.

134

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты исследований, проведенных в данной диссертационной работе, позволяют сделать следующие основные выводы:

Разработан метод исследования оптических свойств атомов и монодисперсных малоатомных металлических кластеров, адсорбированных на поверхности светочувствительных кристаллов. Он сочетает в себе метод фотостимулированной вспышки люминесценции и технику масс-спектрометрического напыления молекулярных металлических ионов Ме„+(я = 1,2,.) определенного размера в сверхнизких концентрациях в вакууме. Определены условия влияющие на корректное использование метода фотостимулированной вспышки люминесценции для исследования поверхностных примесных центров.

На примере монокристалла ZnS исследована природа и механизм уменьшения концентрации электронов локализованных на глубоких ловушках, обусловленных как собственными дефектами кристалла, так и примесными поверхностными серебряными центрами, от времени темновой паузы. Показано, что уменьшение концентрации этих электронов происходит в результате их бе-зызлучательной рекомбинации с дырками, термически освобождаемых с мелких уровней локализации. Обнаружено, что на уменьшение величины высвеченной светосуммы S существенное влияние оказывает процесс термической ионизации электронов, локализованных на мелких электронных ловушках.

Получены сравнительные данные о спектральных свойствах атомов серебра и кластеров Ag2, адсорбированных на поверхности монокристаллов AgCl и ZnS, а также атомов золота и кластеров Ag3 на поверхности монокристалла AgCl. Обнаружено, что адсорбция на поверхность монокристаллов ZnS частиц атомномолекулярной дисперсности приводит к появлению в запрещенной зоне этого кристалла глубоких электронных состояний. При этом укруцнение размера частиц на поверхности хлористого серебра соответствует понижению уровней, а для сульфида цинка, наоборот, к их повышению. Наличие энергетических уровней двух типов как для адатомов, так и для димеров серебра на поверхности монокристалла ZnS, обусловлено существованием на поверхности исследованного монокристалла двух наиболее вероятно реализующихся положений адсорбции для указанных центров. Наблюдаемая множественность образующихся энергетических уровней для тримеров серебра на поверхности монокристалла хлорида серебра обусловлена, с одной с!ороны, возможностью адсорбции кластеров Ag3 разной формы и в разных положениях адсорбции, а с другой стороны, образованием более крупных кластеров.

О Полученные спектральные свойства адсорбированных серебряных центров атомно-молекулярной степени дисперсности позволили изучить начальные стадии низкотемпературного фотости-мулированного процесса протекающего на поверхности монокристаллов AgCl. Обнаружено, что этот процесс заключается в фотостимулированном формировании малоатомных кластеров серебра из адатомов в результате их фотостимулированной миграции. При этом эволюция одних серебряных центров в другие происходит последовательно через стадии ди- и тримеризации. Показано, что процесс фотостимулированной миграции адатомов серебра по поверхности исследуемых монокристаллов осуществляется как в результате последовательной перезарядке адсорбированных атомов и ионов серебра, так и в результате прыжкового механизма диффузии. Обнаружена конверсия термически возбуждаемых поверхностных плазмонов в фотоны на краю металлической пластины. ♦ Разработан способ усиления интенсивности антистоксовой люминесценции путем взаимодействия пространственно разделенных молекул органических красителей и наночастиц серебра.

137

1. Зенгуил Э. Физика поверхности / Э. Зенгуил. - М.: Мир, 1990. - 536 с.

2. Лифшиц В.Г. Процессы на поверхности твердых тел / В.Г. Лифшиц, С.М. Репинский. Владивосток: Дальнаука, 2003. — 702 с.

3. Beckhoff В. Handbook of Practical X-Ray Fluorescence Analysis / B. Beck-hoff et al.. Berlin: Springer, 2006. - 863 p.

4. Weirich Т.Е. Electron Crystallography / Т.Е. Weirich, J.L. Labar, X. Zou. -Netherlands: Springer, 2006. 536 p.

5. Синдо Д. Аналитическая просвечивающая электронная микроскопия / Д. Синдо, Т. Оикава. М.: Техносфера, 2006. - 256 с.

6. Kaupp G. Atomic force microscopy, scanning nearfield optical microscopy and nanoscratching: Application to rough and natural surfaces / G. Kaupp. -New York: Springer, 2006. 292 p.

7. Zhou W. Scanning microscopy for nanotechnology: techniques and applications / W. Zhou, Z.L. Wang. New York: Springer, 2006. - 522 p.

8. Kalinin S. Scanning probe microscopy electrical and electromechanical phe-nomina at the nanoscale / S. Kalinin, A. Gruverman. — New York: Springer 2007.-V. 2.-988 p.

9. Binns C. Nanoclusters deposited on surfaces / C. Binns // Surf. Sci. Rep. -2001.-№44.-P. 1-49.

10. Van-Gastel R. Nothing moves a surface: vacancy mediated surface diffusion / R. van-Gastel et al. // Phys. Rev. Lett. 2001. - V. 86, № 8. - P. 1562-1565.

11. Вудраф Д. Современные методы исследования поверхности / Д. Вудраф, Т. Делчар. М.: Мир, 1989. - 564 с.

12. Агеев В.Н. Десорбция, стимулированная электронными возбуждениями / В.Н. Агеев, О.П. Бурмистрова, Ю.А. Кузнецов // УФН. 1989. - Том. 158, Вып.З.-С. 389-420.

13. Кирилов Е.А. Тонкая структура в спектре поглощения фотохимически окрашенного галоидного серебра / Е.А. Кирилов. — М.: Изд-во АН СССР, 1954.-80 с.

14. Латышев А.Н. К вопросу о природе центров тонкой структуры спектров поглощения тонких металлических слоев и фотохимически окрашенного галоидного серебра: автореф. дис. . канд. физ.-мат. наук / А.Н. Латышев; ВорГУ. Воронеж, 1964. - 11 с.

15. Латышев А.Н. К теории тонкой структуры спектров поглощения фотохимически окрашенного галогенида серебра / А.Н. Латышев, М.И. Мо-лоцкий // ЖНиПФиК. 1969. - Т. 14, Вып. 4. - С. 264-267.

16. Савостьянова М.В. О физической природе латентного фотографического изображения / М.В. Савостьянова // УФН. 1931. - Т. 11, № 3. - С. 451492.

17. Баранов Э.В. Фотопроводимость фотографических слоев на частоте 10ш Гц / Э.В.Баранов, И.А. Акимов // Докл. АН СССР. 1963. - Т. 154, № 1. -С. 184-187.

18. Новиков Г.Ф. Вклад свободного электрона в СВЧ-поглощение, индуцированное импульсом света в плавленом бромиде серебра, 300 К / Г.Ф. Новиков, С.Ю. Грабчак, М.В. Алфимов // ЖНиПФ. 1990. - Т. 35, № 1. -С. 18-25.

19. Новиков Г.Ф. Начальные стадии фото- и радиционно-химических процессов в твердых средах: дис. . докт. физ.-мат. наук / Г.Ф. Новиков. — Черноголовка, 1997.— 531 с.

20. Татьянина Е.П. Исследование фотолиза хлорида серебра методами микроволновой фотопроводимости и фотостимулированной вспышки люминесценции / Е.П. Татьянина и др. // Химия высоких энергий. — 2004. -Т. 38, №4.-С. 299-303.

21. Белоус В.М. О природе уровней захвата электронов в кристаллах хлористого серебра / В.М. Белоус // Оптика и спектроскопия. — 1962. — Т. 13, №6.-С. 852-853.

22. Белоус В.М. Люминесцентные исследования хлорсеребряных и хлорой-одосеребряных фотографических эмульсий / В.М, Белоус, К.В. Чибисов // Докл. АН СССР. 1969. - Т. 187, № 3. - С. 593-596.

23. Булла В.Г. Исследование энергетического спектра электронных ловушек методом фракционного термовысвечивания / В.Г. Булла и др. // Журн. прикл. спектроскопии. 1975. - Т. 23, № 4. - С. 648-653.

24. Попов Ю.С. Термостимулированная люминесценция хлорида серебра / Попов Ю.С, Козяк Л.А, Колесников Л.В. // ЖНиПФ. 2000. - Т. 45, № 4. - С. 66-68.

25. Белоус В.М. О влиянии инфракрасного света на люминесценцию хлористого серебра / В.М. Белоус, Дьяченко Н.Г. // Оптика и спектроскопия. -1967.-Т. 10,№5.-С. 649-652.

26. Садыкова А.А. Вспышка люминесценции галогенидов серебра под действием ИК-излучения / А.А. Садыкова, Л.А. Ицкович, П.В. Мейкляр // Оптика и спектроскопия. — 1961. Т. 30, № 1. — С. 103-105.

27. Белоус В.М. Фотоэмиссия с серебряных центров и явление вспышки люминесценции хлорида серебра / В.М. Белоус // ЖНиПФиК. 1964. — Т. 9, №5.-С. 363-368.

28. Клюев В.Г. Фотостимулированные процессы на поверхностных дефектах широкозонных полупроводников: дис. . докт. физ.-мат. наук / В.Г. Клюев; ВорГУ. Воронеж, 1998. — 313 с.

29. Латышев А.Н. Оптические и электронные свойства серебряных центров и их роль в начальной стадии фотохимического процесса в галогенидах серебра: дис. . докт. физ.-мат. наук / А.Н. Латышев; ВорГУ. Воронеж, 1983.-313 с.

30. Волошина Т.В. Фотофизические процессы формирования малоатом-ных серебряных и сернистосеребряных кластеров, адсорбированных на кристаллах галогенидов серебра: дис. . канд. физ.-мат. наук / Т.В. Волошина; ВорГУ. Воронеж, 1994. - 193 с.

31. Малая Л.Я. Глубокие электронные состояния и поверхностные фотости-мулированные процессы в ионно-ковалентных кристаллах: дис. . канд. физ.-мат. Наук / Л .Я. Малая; ВорГУ. Воронеж, 1995. - 168 с.

32. Джексон К.А. Энциклопедия технологии полупроводниковых материалов / К.А. Джексон, В. Шретер. Воронеж: Водолей, 2004. - 982 с.

33. Питер Ю. Основы физики полупроводников / Ю. Питер, М. Кардона. -М.: Физматлит, 2002. 560 с.

34. Brault P. Molecular beam studies of sticking of oxygen on the Rh(lll) surface / P. Brault, H. Ranger, J.P. Toennies // J. Chem. Phys. 1997.-V. 106, № 21.-P. 8876-8889.

35. Lombardo S.J. A review of theoretical models of adsorption, diffusion, and reaction of gases on metal surface / S.J. Lombardo, A.T. Bell // Surface Sci. Rep. 1991.-V. 13, № 1/2.-P. 1-72.

36. Bratu P. Reaction dynamics of molecular hydrogen on silicon surface / P. Bratu, W. Brenig, et al. // Phys. Rev. B. 1996. - V. 54, № 8. - P. 59785991.

37. Мейкляр П.В. Физические процессы при образовании скрытого фотографического изображения / П.В. Мейкляр. М.: Наука, 1972. - 440 с.

38. Джеймс Т.Х. Теория фотографического процесса / Т.Х. Джеймс. Л.: Химия, 1980. - 672 с.

39. Буймистров В.М. Континуальная модель F-центра в AgBr / В.М. Буйми-стров // ФТТ. 1963. - Т. 5, № 11. - С. 3264.

40. Молоцкий М.И. Квазимолекулярная модель атомов, адсорбированных на поверхности ионного кристалла / М.И. Молоцкий, А.Н. Латышев, К.В. Чибисов // Докл. АН СССР. 1970. - Т. 190, № 2.- С. 383-386.

41. Molotskiy M.I. Silver atoms in the vicinity of dislocation in a silver halide / M.I Molotskiy, A.N. Latyshev, K.V. Chibisov // J. Phot. Sci. 1972. - V. 20, №5.-P. 201-204.

42. Молоцкий М.И. Квазимолекулярная модель хемосорбции на поверхности ионного кристалла / М.И. Молоцкий, А.Н. Латышев // Изв. АН

43. СССР. Сер. физ. 1971. - Т. 35, № 2. - С. 359-360.

44. Latyshev A.N. The Luminescence of Silver Chloride / A.N. Latyshev, M.A. Kushnir, L.B. Antacanova // Photogr. Sci. Eng. 1979. - V. 23. - P. 338-340.

45. Леонова Л.Ю. Фотостимулированные преобразования адсорбированных малоатомных кластеров на поверхности кристаллов с ионно-ковалентной связью: дис. . канд. физ.-мат. наук / Л.Ю. Леонова; Вор-ГУ. -Воронеж, 1997. 194 с.

46. Овчинников О.В. Фотостимулированные процессы и адсорбция атомов серебра на поверхности кристаллов хлористого серебра: дис. . канд. физ.-мат. наук / О.В. Овчинников; ВорГУ. — Воронеж, 2001. 170с.

47. Охотников С.С. Свойства атомов и малоатомных кластеров серебра, адсорбированных на поверхности хлорида серебра: дис. . канд. физ.-мат. наук / С.С. Охотников; ВорГУ. Воронеж, 2004. - 198 с.

48. Латышев А.Н. Термические свойства атомов серебра, адсорбированных на микрокристаллах хлористого серебра / А.Н. Латышев и др. // ЖНиПФ. 1999. - Т. 44, № 6. - С. 22-25.

49. Овчинников О.В. Устойчивость атомов серебра, адсорбированных на кристаллах хлористого серебра / О.В. Овчинников и др. // ЖНиПФ. -2001.-Т. 46, №5.-С. 26-29.

50. Латышев А.Н. Термическая десорбция атомов серебра с поверхности монокристаллов AgCl / А.Н. Латышев и др. // Поверхность. 2001. - № 11.-С. 76-81.

51. Чибисов К.В. Природа фотографической чувствительности / К.В. Чибисов. М.: Наука, 1980. - 403 с.

52. Шапиро Б.И. Теоретические начала фотографического процесса / Б.И. Шапиро. М.: Эдиториал УРСС, 2000. - 288 с.

53. Джафаров Т.Д. Фотостимулированные атомные процессы в полупроводниках / Т.Д. Джафаров. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 134 с.

54. Latyshev A.N. Photostimulated instability of adsorbed clusters and the initial stage of the photographic process in silver halide grains / A.N. Latyshev // J. Inform. Record. Mat. 1996.-V. 22. - P. 339-345.

55. Klyuev V.G. Identical Properties of the Surface Process Proceeding under UV-Radiation for AgHal, ZnS and CdS / V.G. Klyuev, A.N. Latyshev // J. Inform. Record. Mat. 1996. - V. 23. - P. 295-300.

56. Латышев А.Н. Адсорбция атомно-молекулярных частиц и фотографический процесс / А.Н. Латышев // ЖНиПФ. 2001. - Т.46, №5. - С.3-12.

57. Клюев В.Г. Фотостимулированное образование кластеров серебра на поверхности микрокристаллов сульфида кадмия / В.Г.Клюев и др. // Журн. прикл. спектроскопии. 1990. - Т. 53. - С. 503-506.

58. Nanomaterials: synthesis, properties and applications / eds. by A.S. Edelstein, R.C. Cammarata. Bristol: Institute of publishing, 1998. - 596 p.

59. Бонч-Бруевич A.M. Фотостимулированная диффузия атомов адсорбированных на поверхности твердого тела / A.M. Бонч-Бруевич и др. // Оптика и спектроскопия. 2003. - Т. 95, № 5. - С. 830-837.

60. Шапиро Б.И. Галогенидосеребряный регистрирующий материал с люминесцентным считыванием информации / Б.И. Шапиро // Химия высоких энергий. 2007. - Т. 41, № 1. - С. 47-51.

61. Fecht Н. J. EPS Industrial Workshop: towards applications of nano- and qua-sicrystalline materials / H. J. Fecht // Europhys. News. 1997. - V. 28. - P. 89-92.

62. Латышев А.Н. Спектры поглощения атомов металлов, адсорбированных на поверхности монокристаллов / А.Н. Латышев, О.В. Овчинников, С.С. Охотников // Журн. прикл. спектроскопии. — 2003, № 6. С. 721-724.

63. Pedersen М. Diffusion of N adatoms on the Fe(100) surface / M. Pedersen, L. Osterlund, J.J. Mortensen // Phys. Rev. Lett. 2000. - V. 84, № 12. - P. 48984901.

64. Kellogg G.L. Field ion microscope studies of single-atom surface diffusion and cluster nucleation on metal surface / G.L. Kellogg // Surface Sci. Rep. -1994.-V. 21, № 1-2.-P. 1-88.

65. Lauhon L.J. Direct observation of the quantum tunneling of single hydrogen atoms with a scanning tunneling microscope / LJ. Lauhon, W. Ho // Ibid. -2000. V. 85, № 21. - P. 4566-4569.

66. Mayne A.J. An scanning tunneling microscopy study of the diffusion of a single or a pair of atomic vacancies / A. J. Mayne et al. // Surface Sci. 2001. -Vol. 486, №3.-P. 226-238.

67. Вавилов B.C. Действие излучений на полупроводники / B.C. Вавилов и др.. М.: Наука, 1988. - 192 с.

68. Физика соединений А2Вб / под ред. А.Н. Георгобиани, М.К. Шейнкмана.- М.: Мир, 1989.-320 с.

69. Вавилов B.C. Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках / B.C. Вавилов и др.. М.: Наука, 1981. - 368 с.

70. Шейнкман М.К. Новое объяснение рекомбинационно-стимулированных явлений в полупроводниках / М.К. Шейнкман // Письма в ЖЭТФ. 1983.- Т. 38, Вып. 6. С. 278-280.

71. Takeuchi N. Adsorption and diffusion of Ga and N adatoms on GaN surfaces: comparing the effects of Ga coverage and electronic excitation / N. Takeuchi et all // Phys. Rev. B. 2005. - V. 72. - P. 115307.1-5.

72. Baraff G. A. Theory of enhanced migration of interstitial aluminium in silicon / G.A. Baraff, M. Schluter, G. Allan // Phys. Rev. Lett. 1983. - V. 50. - P. 739-742.

73. Елисеев П.Г. О механизме смещения атомов в лазерных кристаллах под действием безызлучательной рекомбинации / П.Г. Елисеев, И.Н. Завес-товская, И.А. Полуэктов // Кв. электр. 1978. - Т. 5, № 11. — С. 203-206.

74. Bartels L. Real-space observation molecular motion induced by femtosecond laser pulses / L. Bartels et al. // Science. 2004. - V. 305. - P. 648-651.

75. Brune H. Surface diffusion: shifting strings / H. Brune // Nature. 2003. - V. 2.-P. 778-779.

76. Briner B.G, Microscopic molecular diffusion enhanced by adsorbate interactions / B.G. Briner et al. // Science. 1997. - V. 278. - P. 257-260.

77. Struck L.M. Femtosecond laser-induced desorption of CO from Cu(100): comparison of theory and experiment / L.M. Struck et al. // Phys. Rev. Lett. 1996. - V. 77. - P. 4576-4579.

78. Germer T.A. Picosecond time-resolved adsorbate response to substrate heating: spectroscopy and dynamics of C0/Cu(100) / Germer T.A. et al. // J. Chem. Phys.-1994.-V. 101.-P. 1704-1716.

79. Pascual J. I. Selectivity in vibrationally mediated single-molecule chemistry / J. I. Pascual et al. //Nature. 2003. - V. 423. - P. 525-528.

80. Komeda T. Lateral hopping of molecules induced by excitation of internal vibration mode / T. Komeda et al. // Science. 2002. - V. 295. - P. 20552058.

81. Stroscio J.A. Controlling the dynamics of a single atom in lateral atom manipulation // J.A. Stroscio, RJ. Celotta // Science. 2004. - V. 306. - P. 242247.

82. Backus E.H.G. Real-time observation of molecular motion on a surface / E.H.G. Backus et al. // Science. 2005. - V. 310. - P. 1790-1793.

83. Бонч-Бруевич A.M. Оптические методы создания, исследования и модификации наноструктур на поверхности прозрачных диэлектрических материалов / A.M. Бонч-Бруевич и др. // Физическая оптика. 2005. Т. 72, № 12.-С. 3-12.

84. Moiser F. Luminescence of Silver Bromide Crystals / F. Moiser F, F.U. Ur-bach // Phys. Rev. 1957. - V. 106, № 5. - P. 852-858.

85. Meyer R. Lumineszenzversuche an Photographischen hendelsschichten / R. Meyer// Z. Wiss. Phot. 1959. - V. 53, № 7-9. -P. 141-156.

86. Mumaw C.I. luminescence effect of iodide addition to silver bromide emulsion / C.I. Mumaw // Phot. Sci. Eng. 1970. - V. 14, № 5. - P. 262-268.

87. Белоус В.М. Некоторые особенности люминесценции фосфоров AgCl-Мп / В.М. Белоус, С.И. Голуб // Оптика и спектроскопия. 1963. Т. 14, №4.-С. 516-520.

88. Белоус В.М. Механизм вспышечного разгорания люминесценции галогенидов серебра / В.М. Белоус, Н.А. Орловская, В.К. Маринчик // Оптика и спектроскопия. 1970. Т. 27, № 5. - С. 955-960.

89. Белоус В.М. Влияние продуктов фотохимического разложения галогенидов серебра на кинетику их люминесценции: механизм усталости люминесценции / В.М. Белоус и др. //ЖНиПФ. 2001. - Т.46, № 2. - С. 1925.

90. Латышев А. Н. Оптические и электронные свойства серебряных центров и их роль в начальной стадии фотохимического процесса в галогенидах серебра: автореф. дис.докт. физ.-мат. наук / А. Н. Латышев; ВорГУ. -Воронеж, 1983.-313 с.

91. Мейкляр П.В. Об адсорбции ионов серебра на поверхности микрокристаллов фотографической эмульсии при ее созревании / П.В. Мейкляр // ЖНиПФ. 1998 - Т. 43, № 4. - С. 8-11.

92. Кушнир М.А. Люминесценция кристаллов хлорида серебра, засвеченных при низких температурах / М.А. Кушнир, А.Н. Латышев, Я.А. Угай // ЖНиПФиК. 1977. - Т. 22, № 5. - С. 380-382.

93. Латышев А.Н. Усталость люминесценции кристаллов хлористого серебра / А.Н. Латышев и др. // Журн. прикл. спектроскопии. 1982. - Т. 37, № 4. - С. 580-585.

94. Клюев В.Г. Исследование усталости люминесценции AgCl при низких температурах / В.Г. Клюев и др. // Журн. прикл. спектроскопии. 1984. - Т. 41, № 3. - С. 425-429.

95. Латышев А.Н. Поверхностный фотохимический процесс в галогенидах серебра / А.Н. Латышев // Физические процессы в светочувствительных системах на основе солей серебра. Кемерово, 1986. - С. 55-64.

96. Свиридов В.В. Фотохимия и радиационная химия твердых неорганических веществ / В.В. Свиридов. — Минск: Высшая школа, 1964. — 366 с.

97. Латышев А.Н. Фотостимулированные преобразование поверхности ионно-ковалентных кристаллов / А.Н. Латышев // Конд. ср. и межф. границы. 1999. - Т. 1, № 1. - С. 80-86.

98. Латышев А.Н. Механизм начальной стадии поверхностного фотохимического процесса микрокристаллов малочувствительных фотографических слоев / А.Н. Латышев, К.В. Чибисов // ЖНиПФиК. 1983. - Т. 28, № З.-С. 209-212.

99. Тимошенко Ю.К. О локальных уровнях, возникающих при адсорбции атома серебра на поверхностном катионе AgCl / Ю.К. Тимошенко, А.Н. Латышев, Э.П. Домашевская // ЖНиПФиК. 1987. - Т. 32, № 1. - С. 6162.

100. ЮЗ.Волькенштейн Ф.Ф. Электронные процессы на поверхности полупроводников при хемосорбции / Ф.Ф. Волькенштейн. М.: Наука, 1987. — 431 с.

101. Иевлев В.М. Эффект фотонной активации процесса рекристаллизации металлических пленок / В.М. Иевлев и др. // Докл. АН. 2003. - Т. 393, №4.-С. 508-510.

102. Брыксин ВВ. Поверхностные оптические фононы в ионных кристаллах /

103. B.В. Брыксин, Д.Н. Мирлин, Ю.А. Фирсов // УФН. 1974. Т. 113, Вып. 1.1. C. 29-67.

104. Агранович В.М. Кристаллооптика поверхностных поляритонов и свойства поверхности / В.М. Агранович // УФН. 1975. - Т. 115, № 2. С. 199237.

105. Поверхностные поляритоны. Электромагнитные волны на поверхностях и границах раздела сред / под ред. В.М. Аграновича, Д.Л. Миллса. М.: Наука, 1985. - 525 с.

106. Le G.J. Experimental and theoretical study of reflection and coherent thermal emission by a SiC grating supporting a surface-phonon polariton / G.J. Le, M. Oliver, J.-J. Greffer // Phys. Rev. B. 1997. - V. 55, № 15. - P. 10105-10114.

107. Lopez-Rios T. Surface shape resonances in Lamellar metallic gratings / T. Lopez-Rios et al. // Phys. Rev. Lett. 1998. - V. 81, № 3. - P. 665-668.

108. Hooper I.R. Coupled surface plasmon polaritons on thin metal slabs corrugated on both surfaces / I.R. Hooper, J.R. Sambles // Phys. Rev. B. 2004. -V. 70, № 4. - P. 1-14.

109. Todorov Y. Dipole emission into rectangular metallic gratings with subwave-length slits / Y. Todorov, I. Abram, C. Minot // Phys. Rev. B. 2005. - V. 71, №7.-P. 143.

110. Lin S.Y. Photonic band-gap microcavities in three dimensions / S.Y. Lin et al. //Phys. Rev. B. 1999. - V. 59, № 24. - P. 579-582.

111. Lin S.Y. Enhancement and suppression of thermal emission by a three-dimensional photonic crystal / S.Y. Le et al. // Phys. Rev. B. 2000. - V. 62, № 4. - P. 243-246.

112. Lin S.Y. Three-dimensional photonic-crystal emitter for thermal photovoltaic power generation / S.Y. Lin, J. Moreno, J.G. Fleming // Applied Phys. Lett. -2003. V. 83, № 2. - P. 380-382.

113. Luo C. Thermal radiation from photonic crystals: A direct calculation / C. Luo // Phys. Rev. Lett. 2004. - V. 93, № 21. - P. 1-4.

114. Carminati R. Near-field effects in spatial coherence of thermal sources / R. Carminati, J.-J. Greffet // Phys. Rev. Lett. 1999. - V. 82, № 8. - P. 16601663.

115. Krenn J.R. Direct observation of localized surface plasmon coupling / J.R. Kren et al. // Phys. Rev. B. 1999. - V. 60, № 7. - P. 5029-5033.

116. Joulain K. Definition and measurement of the local density of electromagnetic states close to an interface / K. Joulian et al. // Phys. Rev. B. 2003. - V. 68, №24.-P. 1-10.

117. Marquier F. Coherent spontaneous emission of light by thermal sources / F. Marquier et al. // Phys. Rev. B. 2004. - V. 69, № 15. - P. 1-11.

118. Smolyaninov I.I. Far-field optical microscopy with a nanometer-scale resolution based on the in-plane image magnification by surface plasmon polaritons / I.I. Smolyaninov et al. // Phys. Rev. Lett. 2005. - V. 94, № 5. - P. 1-4.

119. A special issue of J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2007. - V. 9.

120. Zayats A.V. Nano-optics of surface plasmon polaritons / A.V. Zayats, I.I. Smolyaninov, A.A. Maradudin // Phys. Rep. 2005. - V. 408. P. 131-314.

121. Ward C.A. Surface Electromagnetic Waves on Metals and Polar Insulators: Some Comments / C.A. Ward et al. // Appl. Opt. 1974. - V.l 3. - P. 23782381.

122. Halevi P. Polariton modes at the interface between two conducting or dielectric media / P. Halevi // Surface Sci. 1978. - V. 76. - P. 64-90.

123. Гинзбург B.JI. Оптические свойства металлов / B.JI. Гинзбург, Г.П. Мо-тулевич //УФН. 1955. - Т. 55. - С. 469-535.

124. Мотулевич Г.П. Оптические свойства поливалентных непереходных металлов / Г.П. Мотулевич //УФН. 1969. - Т. 97. - С. 211-256.

125. Борн М. Основы оптики / М. Борн, Э. Вольф М.: Наука, 1976. — 719 с.

126. Chabal Y.L. Surface electromagnetic wave launching at the edge of a metal film / Y.L. Chabal // Appl. Phys. Lett. 1978. - V. 32, № 2. - P. 90-92.

127. Жюкин Г.Н. Краевые эффекты при распространении поверхностных электромагнитных волн ИК-диапазона вдоль поверхности металла / Г.Н. Жижин и др. // Письма в ЖЭТФ. 1979. - Т. 29, Вып. 9. - С. 533-536.

128. Mills D.L. Attenuation of surface polaritons by surface roughness / D.L. Mills // Phys. Rev B. Solid State. - 1975. - V. 12, № 10. - P. 4036.

129. Bryan D.A. Propagation distance of surface electromagnetic waves on two metal-oxide-air systems / D.A. Bryan et al. // Surface Sci. 1976. - V. 57. -P. 53-62.

130. Жижин Г.Н. Поглощение поверхностных электромагнитных волн тонкими пленками окислов на поверхности металлов / Г.Н. Жижин и др. // ЖЭТФ. 1980. - Т. 79, Вып. 2. - С. 561-574.

131. Виноградов Е.А. Термостимулированное излучение поверхностными колебаниями атомов кристаллической решетки селенида цинка / Е.А. Виноградов, Г.Н. Жижин // Письма в ЖЭТФ. 1976. - Т. 24, Вып. 2. - С. 84-86.

132. Виноградов Е.А. Термостимулированное излучение поверхностных поляритонов / Е.А. Виноградов, Г.Н. Жижин, А.Г. Малыпуков // ЖЭТФ. — 1977. Т. 73, Вып. 4. - С. 1480-1485.

133. Gall J.L. Experimental and theoretical study of reflection and coherent thermal emission by a SiC grating supporting a surface-phonon polariton / J.L. Gall, M. Oliver, J.-J. Greffet // Phys. Rev. B. 1997. - V. 55, № 15. - P. 10105-10114.

134. Карабутов А.А. Тепловое излучение металлических периодических поверхностей / А.А. Карабутов и др. // Письма в ЖЭТФ. 1994. - Т. 59, Вып. 2. - С. 79-82.

135. Greffet J.-J. Coherent emission of light by thermal sources / J.-J. Greffet et al. //Nature. 2002. V. 416. - P. 61-64.

136. Laroche M. Coherent thermal antenna using a photonic crystal slab / M. La-roche, R. Carminati, J.-J. Greffet // Phys. Rev. Lett. 2006. - V. 96. - P. 12903 1- 12903 4.

137. Рытов C.M. Теория электрических флуктуаций и теплового излучения / С.М. Рытов. М. Изд. АН СССР, 1953. - 232 с.

138. Левин М.Л. Теория равновесных тепловых флуктуаций в электродинамике / М.Л. Левин, С.М. Рытов. М. Наука, 1967. - 308 с.

139. Жижин Г.Н. Селективное поглощение поверхностной электромагнитное волны, распространяющейся по металлу в присутствии тонкой диэлектрической пленки / Г.Н. Жижин и др. // Письма в ЖЭТФ. 1976. - Т. 24, Вып. 4. - С. 221-225.

140. Соколов А.В. Оптические свойства металлов / А.В. Соколов. М. Физ-матиз, 1961. - 464 с.

141. Zon V. В. Reflection, refraction, and transformation into photons of surface plasmons on a metal wedge / V.B. Zon // J. Opt. Soc. Am. B. 2007. - V. 24, №8. -P. 1960-1967.

142. Сечкарсв А.В. Фотонная оптика / А.В. Сечкарев. ~ СПб: Петербургский институт точной механики и оптики, 2000. 220 с.

143. Ландау Л.Д. Статистическая физика / Л,Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. М. Наука, 1964. - 568 с.

144. Соболев В.В. Курс теоретической астрофизики / В.В. Соболев. М. Наука, 1967. - 528 с.

145. Свет Д.Я. Оптические методы измерения истинных температур / Д.Я. Свет. М. Наука, 1982. - 296 с.

146. Гуревич М.М. Фотометрия. Теория, методы и приборы / М.М. Гуревич. -JL Энергоиздат, 1976, 268 с.

147. Таблицы физических величин. Справочник. / под ред. И.К. Кикоина. М. Атомиздат, 1976. - 1006 с.

148. Жижин Г.Н. Определение оптических постоянных металлов в инфракрасной области по распространению поверхностных электромагнитных волн / Г.Н. Жижин и др. // Физ. металлов и металловед. 1980. - Т. 50, Вып. 4. - С. 734-740.

149. Фок М.В. Введение в кинетику люминесценции кристаллофосфоров / М.В. Фок. -М.: Наука, 1964. 283 с.

150. Антонов-Романовский В.В. Кинетика люминесценции кристаллофосфоров / В.В. Антонов-Романовский. М.: Наука, 1966. — 323 с.

151. Латышев А.Н. Механизм люминесценции кристаллофосфоров / А.Н. Латышев, О.В. Овчинников, М.С. Смирнов // Журн. прикл. спектроскопии. -2004.-№2.-С. 223-226.

152. Латышев А.Н. Механизм люминесценции кристаллов хлористого серебра / А.Н. Латышев, О.В. Овчинников, М.С. Смирнов // ЖНиПФ. 2003. -Т. 48, № 5. - С. 47-50.

153. Латышев А.Н. О механизме люминесценции в хлористом и бромистом серебре с примесью йода / А.Н. Латышев, О.В. Овчинников, М.С. Смирнов // Конд. ср. и межф. границы. 2004. - Т. 6, № 1. - С. 70-74.

154. Латышев А.Н. Механизм люминесценции в ZnS / А.Н. Латышев, О.В. Овчинников, М.С. Смирнов // Конд. ср. и межф. границы. — 2005. Т. 3, № 1.-С. 260-264.

155. Schon М. Zum lenchtmechanismus der kristallphosphore / M. Schon // Z.

156. Physik. 1942. - V.l 19. - P. 463-471.

157. Klasens H.A. Transfer of energy between centers in zinc sulphide phosphors / H.A. Klasens //Nature. 1946. -V. 158. - P. 306-308.

158. Клюев В. Г. Фотостимулированные процессы на поверхностных дефектах широкозонных полупроводников: автореф. дис. докт. физ.-мат. наук / В.Г. Клюев; ВорГУ. Воронеж, 1998. - 48 с.

159. Фок М.В. Оценка параметров центров локализации дырок и электронов по тушащему и вспышечному действию ИК-света / М.В. Фок // ФТП. -1970, Т. 4, № 4. - С. 1009-1014.

160. Киреев П.С. Физика полупроводников / П.С. Киреев. — М.: Высшая школа, 1969.-290 с.

161. Латышев А.Н. Метод определения спектров ионизации монодисперсных адсорбированных на поверхности ионно-ковалентных кристаллов кластеров благородных металлов / А.Н. Латышев и др. // Приборы и техн. эксп. 2004. - № 6. - С. 119-124.

162. Dexter D.L. Absorption of light by atoms in solids / D.L. Dexter // Phys. Rev. 1956. - V. 101, № 1. - P. 897-902.

163. Татьянина Е.П. Фотостимулированные преобразования серебряных и других центров в ионно-ковалентных кристаллах: дис. . канд. физ.-мат. наук / Е.П. Татьянина; ВорГУ. Воронеж, 2004. - 182 с.

164. Кушнир М.А. Расчет кинетики затухания фотостимулированной вспышки люминесценции хлорида серебра / М.А. Кушнир, А.Н. Латышев, В.А. Шунина. Москва, 1983. - 36 с. - Деп. в ВИНИТИ № 1848-82.

165. Kallmann Н. Energy storage in ZnS and ZnCdS phosphors / H. Kallmann, E. Sucov//Phys. Rev. 1958.-V. 109, №5.-P. 1473-1478.

166. Ребане K.C. О стимуляции фосфоров ZnS при низких температурах / К.С. Ребане, В.И. Руттас // Журн. прикл. спектроскопии. 1967. - Т. 5. - С. 426-430.

167. Белоус В.М. О природе и "взаимодействии" центров захвата в серебряно-галоидных фосфорах / В.М. Белоус // Журн. прикл. спектроскопии.1966. Т. 5, № 5. - С. 210-215.

168. Коробкина Н.И. Процессы релаксации возбуждения кристалла хлорида серебра / Н.И. Коробкина и др. // ЖНиПФиК. 2001. - Т. 46, № 5. - С. 35-37.

169. Клюев В.Г. / В.Г. Клюев, Н.И. Коробкина, Ю.В. Герасименко // Журн. прикл. спектроскопии. 2004. - Т. 71, № 6. - С. 631-634.

170. Винокуров JI.A. Определение глубины электронных ловушек в фосфорах на основе ZnS по вспышке под действием ИК-света / JI.A. Винокуров, М.В. Фок // Оптика и спектроскопия. 1961. - Т. 10, № 3. - С. 374-378.

171. Толстой Н.А. Вспышечное разгорание люминесценции. I. Фосфоры ZnS-Ni / Н.А. Толстой, A.M. Ткачук, Н.Н. Ткачук // Оптика и спектроскопия.- 1957.- Т. 2, № 6. С. 759-769.

172. Толстой Н.А. Вспышечное разгорание люминесценции. II. Фосфоры ZnS-Co, ZnS-Ag, Со / Н.А. Толстой и др. // Оптика и спектроскопия. -1961.-Т. 10, №2. -С. 177-181.

173. Бугриенко В.И. О фотоэлектретном состоянии в хлористом серебре /

174. B.И. Бугриенко, В.М. Белоус // ФТТ. 1962. - Т. 4, № 6. - С. 1427-1429.

175. Белоус В.М. Исследование ионных процессов в серебряногалоидных фосфорах люминесцентным методом / В.М. Белоус, С.И. Голуб, Н.А. Орловская // Изв. АН СССР. Сер. физ.- 1967. Т. 31, № 12. - С. 19461948.

176. Смирнов М.С. Механизмы люминесценции и безызлучательных процессов в кристаллах галогенидов серебра: дис. канд. физ.-мат. наук / М.С. Смирнов; ВорГУ. Воронеж, 2005. - 200 с.

177. Латышев А.Н. Механизм релаксации запасённых светосумм в хлористом серебре /А.Н. Латышев и др. // Изв. РАН. Сер. физ.- 2005. Т. 69, №8.1. C. 1200-1204.

178. Туницкая В.Ф. Стимуляция свечения неактивированных монокристаллов ИК-светом / В.Ф. Туницкая, Л.С. Лепнев // Журн. прикл. спектроскопии.- 1977. Т. 26, № 4. - С. 706-711.

179. Новиков П.В. Эффект уменьшения высвеченной светосуммы вспышки люминесценции в монокристаллах ZnS / П.В. Новиков, Д.А. Минаков, и др. // Вестник ВГУ, серия: Физика. Математика. 2008, № 1. - С. 65-69.

180. Shionoya S. Behavor of excited electrons and holes in zinc sulfide phosphors / S. Shionoya, H.P. Kallman, B.Kramer // Phys. Rev. 1961. - V. 121, № 6. -P. 1607-1619.

181. Перцев А.Н. Одноэлектронные характеристики ФЭУ и их применение / А.Н. Перцев, А.Н. Писаревский. М.: Атомиздат, - 1971. — 77 с.

182. Трухин М.И. Методы генерирования кластеров серебра / М.И. Трухин. — Л: Препринт ЛИЯФ-957,1984.-51 с.

183. Шеховцев Н.А. Магнитные масс-спектрометры / Н.А. Шеховцев. М.: Атомиздат, 1971. — 232 с.

184. Латышев А.Н. Об особенностях взаимодействия напыленных в вакууме малых серебряных кластеров с галогенсеребряной подложкой/ А.Н. Латышев // ЖНиПФ. 1988. - Т. 33, № 5. - С. 383-385.

185. Галь Р.Н. Источник ионов для исследования процессов перезарядки на атомах металлов/ Р.Н. Галь и др. // Приборы и техн. эксп. -1979. -№5. -С. 177.

186. Старовойтова Р.П. Дифракция поверхностной волны на изломе импе-дансной плоскости / Р.П. Старовойтова, М.С. Бобровников, В.Н. Кисли-цина // Радиотехника и Электроника. — 1962. № 2. - С. 250-259.

187. Hasegawa К. Surface plasmon polariton propagation around bends at a metal-dielectric interface / K. Hasegawa, J.U. Nockel, M. Deutsch //Appl. Phys. Lett. 2004. - V. 84, № 11. - p. 1835-1837.

188. Латышев А.Н. Энергетические состояния адсорбированных частиц золота атомно-молекулярной дисперсности / А.Н. Латышев, Д.А. Минаков и др. // Конденсированные среды и межфазные границы. 2005. — Т. 7, № 1.-С. 52-54.

189. Спектры фотоионизации адсорбированных на поверхности монокристалла ZnS атомов серебра / А.Н. Латышев, Д.А. Минаков и др. // Журн. прикл. спектроскопии. 2006. - Т. 73, №3. - С. 335-338.

190. Латышев А.Н. Спектр фотоионизации монодисперсных кластеров Ag2, адсорбированных на поверхности монокристаллов AgCl / А.Н. Латышев, Д.А. Минаков и др. // Конденсированные среды и межфазные границы. 2006. - Т. 8, № 1. - С. 25-28.

191. Овчинников О.В. Спектры фотоионизации адсорбированных на поверхности монокристалла ZnS димеров серебра / О.В. Овчинников, Д.А. Минаков и др. // Журн. прикл. спектроскопии. — 2007. Т. 74, № 4. - С. 545-547.

192. Латышев А.Н Фотостимулированное формирование малоатомных кластеров серебра заданной дисперсности на поверхности монокристаллов AgCl и ZnS / А.Н. Латышев, Д.А. Минаков и др. // Российские нанотех-нологии. 2007. - Т. 2, № 11-12. - С. 75-77.

193. Латышев А.Н. Фотостимулированное формирование малоатомных кластеров серебра заданной дисперсности на поверхности монокристаллов AgCl и ZnS / А.Н. Латышев, Д.А. Минаков и др. // Химия высоких энергий. 2008. - Т. 42, № 4 (приложение). - С. 23-26.

194. Weeks J.D. Theory of recombination-enhanced defect reactions in semiconductors / J.D. Weeks, J.C. Jully, L.C. Kimmerling // Phys. Rev. B. 1975. -V. 12, №8.-P. 3286-3292.

195. Eliseev P.G. Degradation of injection lasers / P.G. Eliseev // J. Luminescence. — 1973. — V. 7.-P. 338-356.

196. Латышев А.Н. Фотостимулированный распад сернисто-серебряных центров, адсорбированных на микрокристаллах хлорида серебра / А.Н. Латышев, Л.Ю. Леонова, А.Г. Невежина // Поверхность. — 1998.- № 4. — С. 47-51.

197. Чукова Ю.П. Антистоксова люминесценция и новые возможности ее применения / Ю.П. Чукова. М.: Сов. Радио, 1980. - 300 с.

198. Летохов B.C. Проблемы нанооптики / B.C. Летохов // УФН. 1999. Т. 169, №3. С. 345-346.

199. Секацкий С.К. Сканирующая оптическая микроскопия нанометрового разрешения с резонансным возбуждением образцов от одноатомного возбужденного центра / С.К. Секацкий, B.C. Летохов // Письма в ЖЭТФ. 1996. - Т. 6, Вып. 5. - С. 311-315.

200. Секацкий С.К. Наблюдение одиночного лазерно-возбужденного центра на острие кристаллической иглы / С.К. Секацкий, B.C. Летохов // Письма в ЖЭТФ. 1997. - Т. 65, Вып. 6. - С. 441-444.

201. Минаков Д.А. Тепловое излучение при срыве поверхностной волны вблизи края медной пластины / Д.А. Минаков и др. // Конденсированные среды и межфазные границы. — 2006. — Т.8. № 2. С. 131-136.

202. Latyshev А. N. Thermal radiation of surface plasmons. / A. N. Latyshev, D. A. Minakov et al. // Third International Conference on Surface Plasmon Photonics. France, 2007. - P. 227.

203. Латышев А.Н. Срыв поверхностных волн с края металлов в оптическом диапазоне / А.Н. Латышев, Д.А. Минаков и др. // Международная конференция «Фундаментальные проблемы физики» : материалы конференции, Казань, 2005. - С. 70.

204. Potasek М. All-optical power limiting / М. Potasek, S. Kim, D. Melaughlin // J. Nonline Opt. Phys. & Mater. 2000. - V. 9, № 3. - P. 343-364.

205. Мосс Т. Полупроводниковая оптоэлектроника / Т. Мосс, Г. Баррел, Б. Эллис. М.: Мир, 1976. - 431 с.

206. Овчинников О.В. Фотостимулированное формирование центров сенси-биизированной антистоксовой люминесценции в микрокристаллах AgCl(I) / О.В.Овчинников и др. // Оптика и спектроскопия. 2007. - Т. 103, №3.-С. 497-504.

207. Овчинников О.В. Антистоксова люминесценция микрокристаллов твердых растворов AgCl0.95I0.05 с адсорбированными молекулами органических красителей / О.В. Овчинников и др. // Журн. прикл. спектроскопии. 2006. - Т. 73, № 5. - С. 592-596.

208. Dung U. Near-field optical-scanning microscopy / U. During, D.W. Pohl, F. Rohner // J. Appl. Phys. 1986. V. 59. P. 3318-3327.217: Fisher U.Ch. Near-field optical-scanning microscopy in reflection / U.Ch.

209. Fisher, U.T. Durig, D.W. Pohl // Appl. Phys. Lett. 1988. V. 52. P. 249-251. 218. Betzig E. Collection mode near-field scanning optical microscopy / E. Betzig, M. Isaacson, A. Lewis // Appl. Phys. Lett. 1987. - V. 51. P. 2088-2090.