Релаксация первичной радиационной дефектности в кристаллах фторидов лития и магния

Гречкина, Татьяна Валерьевна

Релаксация первичной радиационной дефектности в кристаллах фторидов лития и магния тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Гречкина, Татьяна Валерьевна АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Томск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2004 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Релаксация первичной радиационной дефектности в кристаллах фторидов лития и магния»

Автореферат диссертации на тему "Релаксация первичной радиационной дефектности в кристаллах фторидов лития и магния"

На правах рукописи

ГРЕЧКИНА Татьяна Валерьевна

РЕЛАКСАЦИЯ ПЕРВИЧНОЙ РАДИАЦИОННОЙ ДЕФЕКТНОСТИ В КРИСТАЛЛАХ ФТОРИДОВ ЛИТИЯ И МАГНИЯ

(Специальность 01 04.07 - физика конденсированного состояния)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

ТОМСК 2004

Работа выполнена в Томском политехническом университете на кафедре Лазерной и Световой Техники Электрофизического факультета

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор физико-математических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ

Лисицын Виктор Михайлович доктор физико-математических наук, профессор

Алукер Эдуард Давыдович доктор физико-математических наук, профессор

Анненков Юрий Михайлович Иркутский государственный университет

Защита состоится 4 февраля 2004г. в 15:00 часов на заседании диссертационного Совета Д212.269.02 при Томском политехническом университете по адресу: 634034, г. Томск, пр. Ленина, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского политехнического университета.

Автореферат разослан « 23 » декабря 2003г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук

Коровкин М.В

216802/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ И СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. В широкощелевых материалах, в том числе ионных кристаллах, реализуется сложная картина реакций взаимодействия генерируемых облучением первичных дефектов между собой и существующей или накопленной длительным облучением дефектностью. Это приводит к образованию локализованных и автолокализованных экситонных состояний, возбуждению люминесценции, изменению исходной дефектной структуры материала, накоплению новых собственных и примесных центров окраски и другим эффектам. Без знания деталей этих реакций невозможно широкое практическое применение потоков фотонных и корпускулярных ионизирующих излучений. Их анализ дает возможность контролировать технологию радиационной обработки материалов и изделий, прогнозировать поведение материала в поле радиации, осуществлять контроль степени его чистоты и совершенства структуры.

Возможности техники и методов спектроскопии с временным разрешением с конца 70-х годов XX-го века позволили экспериментально получить ряд важнейших результатов, составляющих основу современных представлений о процессах создания первичной радиационной дефектности в щелочно-галоцдных кристаллах (ЩПС), фторидов щелочноземельных металлов (ЩЗМ) и других ионных соединений (Kan'no, Song, Tanimura, Williams, Алукер, Лущик и др.). Наибольший прогресс достигнут в понимании процессов генерации первичных радиационных дефектов в модельных ЩПС. Однако, недостаточно изучены собственная люминесценция и закономерности дефектообразования в кристаллах LiF, явно отличающегося кристалла в группе ЩГК, и в кристаллах MgF2 с решеткой рутила. Особенно слабо изучены радиационные эффекты методами импульсной спектрометрии при низких температурах. С другой стороны оба кристалла находят широкое практическое применение, так как имеют наибольшую границу прозрачности в УФ области среди других оптических материалов. Наиболее часто используются в оптике, в качестве оптических сред с центрами окраски и др., поэтому крайне важна информация о стимулированных радиацией процессах в этих кристаллах.

Следует подчеркнуть, что значительный интерес представляет сопоставление процессов радиационного дефектообразования в кристаллах LiF и MgF2, так как они имеют близкие электронные строения, но отличаются структурой решетки. Сопоставление процессов создания и эволюции первичных радиационных дефектов полезны для выявления общих для ионных кристаллов закономерностей.

•f.HAJ»

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Целью настоящей работы является исследование закономерностей создания и эволюции первичной радиационной дефектности в кристаллах 1ЛР и \4gF2 методами импульсной люминесцентной и абсорбционной спектроскопии с наносекундным временным разрешением. Цель работы достигалась путем решения следующих задач:

1. Исследование спектрально-кинетических параметров люминесценции и поглощения в кристаллах 1ЛР и М^2 при низких температурах.

2. Исследование и анализ температурных зависимостей эффективности создания первичных радиационных дефектов (автолокализованных экситонов и ^-центров) в кристаллах фторидов лития и магния.

3. Анализ и сопоставление процессов радиационного дефектообразования в кристаллах фторидов металлов с разным типом кристаллической решетки (каменной соли - УР и рутила - К^г).

НАУЧНАЯ НОВИЗНА:

1. Впервые проведены детальные исследования спектрально-кинетических параметров затухания люминесценции в кристаллах ЫР и МвР2 при низких температурах в широком временном интервале после облучения электронными импульсами наносекундной длительности. В М§Р2 обнаружена новая собственная полоса свечения с максимумом при 4.2эВ.

2. Уточнено электронное строение и ядерные конфигурации автолокализованных экситонов (АЭ) в кристаллах 1лР и

3. Впервые в широком температурном интервале 12.5-500К детально изучены эффективность создания и параметры релаксации ^-центров в кристаллах

4. Установлено, что в обоих типах кристаллов (УР и М^) создание АЭ и Р,Н пар происходит из высокоэнергетических состояний автолокализующихся электронных возбуждений.

5. Показано, что причиной высокой радиационной стойкости фторида магния по сравнению с кристаллами фторида лития является низкая эффективность преобразования первичных дырочных центров в стабильные.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ результатов исследований состоит в их использовании: для разработки методов прогнозирования поведения материалов в радиационных полях в атомной энергетике и космической технике; для совершенствования радиационных технологий обработки материалов и изделий; для разработки новых методов испытания, контроля и анализа материалов природного и искусственного происхождения.

Результаты и анализ проведенных исследований позволяют расширить представления о механизмах образования и эволюции первичных дефектов в ионных кристаллах, дают возможность разработать более адекватные модели для их описания.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

1 В кристалле LiF при низких температурах определено спектральное положение полос ответственных за автолокализованные экситоны двух типов (ои-типа с излучательным переходом при 5.8эВ и off-типа с излучательным переходом при 4.4эВ). Соотношение эффективностей создания этих дефектов изменяется в температурном интервале 20-60К.

2. В кристалле MgF2 при низких температурах создаются автолокализованные экситоны off-типа с излучательным переходом 3.2эВ.

3. В кристаллах LiF и MgF2 существует два независимых канала диссипации . энергии высокоэнергетических (преддефектных) состояний автолокали-зующихся ЭВ, по которым создаются либо двух галоидные экситоны в три-плетном состоянии, либо пары френкелевских дефектов. Соотношение эффективностей каналов диссипации зависит от температуры кристалла. ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА. Результаты, изложенные в диссертации, получены автором в сотрудничестве с сотрудниками кафедры лазерной и световой техники электрофизического факультета Томского политехнического университета (ТПУ) и кафедры физики Томского государственного архитектурно-строительного университета (ТГАСУ). Участие в работе отражено в совместных публикациях. Личный вклад автора включает проведение экспериментальных исследований, обработку и представление результатов исследований.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты настоящей работы были доложены на следующих конференциях и семинарах: VIм и IXм международные научно-практические конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Томск, 2000, 2003); школа-семинар "Люминесценция и сопутствующие явления" (Иркутск 2000, 2001), IIй школа-семинар «Современные проблемы физики и технологии» (Томск, 2001), Международная конференция "Физико-химические процессы в неорганических материалах" (Кемерово, 2001), III Ural Workshop on Advantage Scintillation and Storage Optical Materials (Ekaterinburg, 2002), 12м международная конференция по радиационной физике и химии неорганических материалов, РФХ-12 (Томск, 2003).

Диссертационная работа планировалась и выполнялась в рамках научного направления Томского политехнического университета - «Разработка научных

основ и технологий радиационных и лазерных воздействий на материалы». Исследования выполнялись также при финансовой поддержке Министерства образования РФ (Грант №01980004587), а также при поддержке РФФИ (Грант №01-0218035).

ПУБЛИКАЦИИ. Результаты диссертации изложены в 14 основных печатных работах, в том числе 2 работы в центральных журналах. Список публикаций приведен в конце автореферата.

ОБЪЁМ И СТРУКТУРА. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы из 117 наименований. Общий объем диссертации: 141 страница машинописного текста, 32 рисунка и 6 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследований, научная новизна полученных результатов, практическая значимость, защищаемые положения, личный вклад автора и структура диссертации.

В ПЕРВОЙ главе представлен обзор основных, сложившихся на протяжении многих лет, представлений о свойствах первичной радиационной дефектности (ав-толокализованных экситонов (АЭ) и Р- центров) в ионных кристаллах и механизмах их создания.

Рассмотрены процессы автолокализации дырок и экситонов, энергетическая и молекулярная структура АЭ. Сделан анализ природа в и Т излучательных переходов, их принадлежность к разным электронным состояниям одного центра или к центрам разного типа. В зависимости от кристалла ядро АЭ может занимать либо два галоидных узла (АЭ оп- типа, точечной симметрии 0%), либо один галоидный узел (АЭ о^типа, точечной симметрии С2„), либо некоторое промежуточное нецентральносимметричное положение рядом с зарождающейся анионной вакансией. В некоторых кристаллах могут существовать несколько типов АЭ, отличающихся конфигурацией ядра.

Образование френкелевской пары дефектов может происходить как в процессе релаксации из высокоэнергетических состояний автолокализующегося ЭВ, так и при оптическом или термическом возбуждении релаксированных АЭ. Соотношение эффективностей этих каналов в ЩГК зависит от температуры кристалла и условий возбуждения.

Отдельный параграф посвящен обзору литературных источников по спектрам свечения и поглощения в кристаллах ЫР и \1gF2 при воздействии радиации.

ВТОРАЯ глава посвящена описанию методики проведения эксперимента. В настоящей работе большая часть информации о процессах нестационарной дефектности в исследуемых образцах (1лР, была получена из измерений спектрально-кинетических характеристик свечения. Основная экспериментальная методика - импульсный оптический спектрометр с параметрами: спектральная область измерений - 200-1200нм; временное разрешение - 7нс; температурный диапазон измерений - 12.5-700К; длительность импульса тока электронов - 2-10нс; диапазон возможных плотностей тока пучка электронов - 0.1-1000А/см2; максимальная энергия электронов - 400кэВ; средняя энергия электронов - 200-250кэВ.

Сделана оценка аналитических возможностей импульсной спектроскопии с временным разрешением при возбуждении образцов сильноточным электронным пучком. Подробно описана методика обработки результатов кинетических измерений. Дано подробное описание градуировки измерительного тракта спектрометра по спектральной чувствительности.

ТРЕТЬЯ глава содержит описание результатов исследования импульсной ка-тодолюминесценции (ИКЛ) кристаллов 1лТ при температурах 12.5-100К во временном интервале 10"*-10''с, анализ излучательных характеристик, свойств и структуры АЭ в этом кристалле.

При низких температурах впервые подробно изучены спектры, длительности компонентов затухания свечения, температурные зависимости интенсивности и высвеченных светосумм во всех полосах люминесценции. Спектральный состав и интенсивность ИКЛ сильно зависят от времени наблюдения после возбуждения наносекундным импульсом ускоренных электронов и от температуры образца при облучении (рис.1). В спектрах ИКЛ выделены полосы с максимумами при 3.8,4.4, 3.5 и 2.75эВ. При 20К в спектре катодолюминесценции, инициированном воздействием ИЭ, преобладает полоса 5.8, а в области 90-120К проявляется преимущественно один излучательный переход - полоса 4.4эВ.

Результаты кинетических исследований (рис. 2) показали, что при низких температурах в спектрах люминесценции кристалла УИ присутствуют компоненты затухания свечения с Т1=50нс, т2=30мкс, т3=700мкс, т4=8мс. При всех температурах в микросекундном временном интервале в спектрах ИКЛ преобладают компоненты с т2=30мкс. Спектр свечения этого компонента состоит главным образом из полос 5.8 и 4.4эВ. На рис.3 показаны температурные зависимости высвеченных светосумм, которые пропорциональны количеству центров в излучательных состояниях ответственных за полосы ИКЛ в кристалле Доля центров, ответственных за полосы 3.5 и 2.75эВ, мала, поэтому можно говорить

венных за полосы 3.5 и 2.75эВ, мала, поэтому можно говорить только о соотношении концентрации центров, ответственных за полосы 5.8 и 4.4эВ. Наибольший

вклад в концентрацию центров свечения, ответственных за обе полосы вносит компонент затухания с т2=30мкс.

Из представленных в настоящей работе результатов следует, что полоса 4.4эВ, как и предполагалось ранее1, обусловлена излучательным распадом АЭТ (ж- излучение). Однако приведенные в литературе сведения о природе центров ответственных за полосы 5.8 и 3.5эВ вызывают сомнения. Анализ показывает, что полоса 5.8 также соответствует триплетному из-лучательному состоянию АЭ в кристалле 1ЛР. Основные аргументы в пользу этого утверждения заключаются в следующем.

- По результатам наших исследований кинетика затухания свечения в полосе 5.8эВ описывается набором двух экспонент с величинами характеристических времен при 20К равными 700 и ЗОмкс. Такое длинновре-менное затухание характерно для запрещенного п перехода, а не для раз-<в4з ^^ г решенного а. Для разрешенного синг-

летного перехода в АЭ в ЩГК это Рис.1. Спектры ИКЛ кристалл 1лР при раз- _ , „о , „.

личных температурах, измеренные через вРемя Должно бьггь порядка 10 -10 0 5(а), 1(6), 0 1мкс (в) и 10нс (г) после окон- «с (например, для УВг т=1,9нс). чаши воздействия импульса электронов.

'Лисицына Л А Закономерности создания электронны* центров окраски в кристаллах 1.1 р при импульсном радиационном воздействии // Изв вузов Физика,- 1996 -Т 39,№ 11 - С 57-75

10*

10"

л? 10*

10*

во

I • 100

т,к

—I

150

I»

т,к

Рис. 2 Температурные зависимости характеристического времени затухания свечения в различных полосах спектра ИКЛ кристалла ЬИ7.

Рис.3 Температурные зависимости высвеченных свегосумм (1т) ИКЛ кристалла

Ь№ в полосах 5.8 (а), 4.4эВ (б) и 3.5эВ (в).

- Из исследований при Т>80К' в кристалле 1лР обнаружено переходное поглощение, наводимое импульсами ускоренных электронов, которое принадлежит двум типам триплетных АЭ. Первому типу соответствуют поглощательные переходы 5.5 и 5.1эВ, а второму 5.3 и 4.75эВ. Измеренные нами при 80К скоростные константы затухания свечения при 5.8эВ совпадают с константами релаксации поглощения экситона I типа (5.5 и 5.1 эВ), а в области 4.4эВ релаксации поглощения АЭ II типа (5.3 и 4.75эВ).

- В пользу того, что обе полосы 5.8 и 4.4эВ соответствуют триплетным из-лучательным состояниям АЭ в кристалле 1лР, говорит и тот факт, что в температурном интервале 20-60К уменьшение высвеченной светосуммы в полосе 5.8эВ происходит с одновременным ростом высвеченной светосумы в полосе 4.4эВ. При этом суммарная концентрация высвеченных в обеих полосах светосумм остается неизменной. Это свидетельствует о перераспределении заселенностей этих двух состояний с изменением температуры и об их одинаковой природе. При этом тушение свечения обоих типов состояний АЭ происходит при одинаковой температуре (50-60К), которая совпадает с температурой делокализации Я-центра.

Образующиеся под действием радиации в кристаллах ЫР короткоживущие дефекты двух типов с иэлучательными состояниями при 5.8 и 4.4эВ имеют различные спектрально - кинетические параметры излучательных переходов, различ-

ные значения энергии активации процессов пострадиационной релаксации (0.3 и О.ОбэВ, соответственно). Предполагается, что отличия спектрально-кинетических, временных и энергетических параметров центров двух типов обусловлены различием в структуре ядер АЭ.

При низких температурах (12.5К) преимущественно создаются дефекты типа I - АЭ on-типа с точечной симметрия Da, и им соответствуют юлучательные переходы при 5.8эВ. Дефекты типа П создаются в интервале (12.5-I70K) с максимальной эффективностью в области 60К и представляет собой АЭТ off - типа - со смещенным в направлении <111> положением молекулярного иона F2". Этому типу АЭ соответствуют излучательные переходы при 4.4эВ. При этом общее число центров, создаваемых радиацией в излучательных состояниях в интервале 20-70К, практически не зависит от температуры кристалла при облучении.

Выводы

1) При низких температурах в кристалле LiF создаются два типа автолокализо-ванных экситонов в триплетом состоянии, отличающиеся структурой ядра: АЭ ои-типа с излучательным переходом 5.8эВ и АЭ off- типа с излучательным переходом 4.4эВ.

2) Эффективность создания АЭ ои-типа максимальна при Т=20К, а эффективность создания АЭ off- типа максимальна в области 50-60К.

3) Тушение свечения обоих типов АЭ происходит при одной температуре 60К с энергией активации О.ОбэВ.

4) Перераспределение заселенностей в излучательных состояниях АЭ on- и off-типа не влияет на общее число созданных за электронный импульс экситонов в температурном интервале 20-70К.

В ЧЕТВЁРТОЙ главе изложены результаты исследований эффективности создания и процессов распада АЭ в кристалле MgF2.

В MgF2 при низких температурах, также как в LiF, преимущественно создаются АЭ. Нами подробно изучены характеристики импульсной катодолюминес-ценции фторида магния после воздействия ИЭ в широком диапазоне времен (10"*-10"'с) и температурном интервале 20-200К. В области 20-60К преобладает полоса 3.2эВ принадлежащая свечению АЭ (на рис.4 приведен спектр ИКЛ, измеренный при ЗОК). В спектре ИКЛ кристалла MgF2 при Т> 60К появляется свечение в коротковолновой области спектра - полоса с максимумом при 4.2эВ (рис.4).

Рис 4 Спектры люминесценции компонентов Т1=6.4 (а) и тг=0.75мс (б) при ЗОК и тэ=8мкс (в) при 65 К, инициированные воздействием единичного импульса потока электронов иа кристалл М^г.

О 5 10 15 20 25 t, мкс

Рис.5 Кинетики затухания стечения в кристалле MgF2, измеренные при разной температуре в полосах на 3.2эВ (а,б) ■ наОэВф

На рис.З приведены кинетические кривые затухания свечения в кристалле

MgFi при температурах 30 и 100К. Кинетика затухания свечения в полосе 3.2эВ в

области 20-50К, удовлетворительно описывается формулой вида:

t t /(/) = /0,е"+V",

где loi, 1о2 -амплитудные значения компонентов люминесценции с характеристическими временами т, и т2.

При ЗОК в полосе свечения 3.2эВ кинетика может бьггь представлена суммой двух экспонент с характеристическим временем затухания: ti=6.4 и т2=0.75мкс. Соотношение амплитудных значений интенсивности компонентов в полосе 3.2эВ равно 4:1 в температурном интервале 20-50К. Кинетика затухания свечения, измеренная в микросекундном временном интервале при 100К носит моноэкспоненциальный характер в обеих полосах (рис.4). При этом в полосе с

10*

8 t

* 10*

10' 10' 10'

О 100 200 300 400 500 МО

т,к

Рис.6. Температурные зависимости времен затухания свечения на 3.2 (Т|, тг), 4.2эВ (т3), релаксации поглощения в экситонной полосе на 4 ЗэВ (ti, тг) н F полосе (tj*, т2*, тз*) в кристалле MgF2.

О 50 100 150 200 250 Т.К

Рис. 7. Температурные зависимости амплитудного значения интенсивности свечения в полосах на 3.2 (а) и 4.2эВ (б), инициированные воздействием единичного импульса электронов на кристалл М^.

■ ■■ Uli

ооо 4.2эВ XXX 4J эВ OA- 4.8 зВ

>оо0

А X*,

о.»

0.01

0.001

максимумом при 3.2эВ характеристическое время затухания составляет 9мкс, а в области 4.2эВ - т3=4мкс. Температурные зависимости характеристических времен затухания возбуждаемого радиацией свечения в каждой из полос в спектре ИКЛ показаны на рис.6.

С повышением температуры кристалла MgF2 при облучении имеет место и изменение амплитудных значений интенсивности свечения ИКЛ после действия ИЭ. При низких температурах в спектре преобладает полоса 3.2эВ, амплитудное значение интенсивности свечения которой почти на три порядка превышает амплитудное значение интенсивности свечения в области 4.2эВ. Суммарная амплитудная интенсивность свечения (I) этой полосы не зависит от температуры кристалла в узком интервале 20-50К и уменьшается при Т>50К (рис.7). Аналогично выглядят температурные зависимости высвеченных светосумм (S), определенные для полос 3.2 и 4.2эВ, как S=It=XIo,t,. Максимальные значения величин светосумм при 20К для полосы 3.2эВ и при 120К для полосы 4.2эВ, отличаются более чем на четыре порядка, что свидетельствует о малой эффективности канала излучатель-ной релаксации ЭВ в полосе 4.2эВ.

Изучены также параметры кинетики релаксации переходного поглощения, наводимого ИЭ в температурном интервале 20-500К. При 20К эта кинетика опи-

сывается набором экспонент с характеристическими временами Т|=6.4мс, т2=750мкс и тз>100мс. Спектр с характеристическими временами релаксации поглощения Т1 и т2 относится к автолокализованным экситонам, а спектр с Тз>100мс к поглощению /^центрами. Значения кинетических характеристик релаксации экси-тонного поглощения и характеристик затухания свечения полосы 3.2эВ в спектре свечения, наводимого действием ИЭ (3.2 и 4.2эВ) в температурной области 20-120К совпадают. Не обнаружено корреляции компонентов короткоживущего поглощения и свечения на 4.2эВ даже в температурной области выше 100К, когда свечение в этой полосе является доминирующим.

На рис. 8 представлены температурные зависимости интенсивности свечения (а), а также высвеченной светосуммы АЭ (б) при 3.2эВ и оптической плотности в максимуме полосы экситоного поглощения 4.3эВ (в). Как следует из представленных результатов, величина наведенной оптической плотности при воздействии импульсов радиации не зависит от температуры в интервале 20-100К и уменьшается только при Т>120К. В тоже время постоянная затухания свечения (т(), амплитудное значение интенсивности (рис.8, а), а также высвеченная светосумма (рис.8,б) АЭ постоянны только в области 20-50К и резко уменьшаются с дальнейшим повышением температуры. При 100К интенсивность свечения становиться на два порядка меньше, чем при 20К, а высвеченная светосумма почти на пять порядков. Из сравнения этих результатов следует, что при Т=60К начинается тушение свечения АЭ, а уменьшение эффективности их создания происходит при температурах выше 120К. Тушение, очевидно связано с движением ядра АЭ, так как при 60К становятся подвижными Я-центры2.

Полученные нами и другими исследователями результаты свидетельствуют о том, что спектр АЭ в М$>2 не элементарен и состоит из ряда перекрывающихся полос с полуширинами близкими к полуширине Р по-

Рис. 8. Температурные зависимости интенсивности (а), светосуммы (1т) (б) в максимуме полосы 3.2эВ и величины оптической плотности в длинноволновой полосе поглощения 4.3эВ (в) авто-локализо ванных экситонов в кристалле МкРг-

2 Norman CD, Halliburton L.E Radiation-induced fluorine intestinal atoms in MgF2 // Phys Rev В V.15, №12, 1977, P 5883-5889

лосы и естественным дихроизмом поглощения, характерным для я- и о- переходов. Переходы имеют большие значения сил осцилляторов, что также типично для электронных, а не дырочных составляющих поглощения АЭ. Кроме того, «в чистом виде» полос поглощения дырочных центров окраски (#-, VK-) во фториде магния не обнаружено, по-видимому, из-за трудности их обнаружения на фоне поглощения экситонов и F-центров вследствие малых значений сил осцилляторов оптических переходов в этих центрах. Основываясь на этих результатах, хотя идентификация обнаруженных во фториде магния полос поглощения АЭ требует более точных и прямых доказательств, мы полагаем, что весь спектр АЭ обусловлен электронными Т-Т переходами.

В пользу одноузельной конфигурации ядра АЭ во фториде магния свидетельствует тот факт, что off -центровой эксиггон в кристаллах фторида лития обладает похожими свойствами: большой и близкий по значению сгоксов сдвиг (8.68 и 9эВ для LiF и для MgF2, соответственно); близкая температура тушения люминесценции АЭ, совпадающая с температурой делокализации Я- центра; близкие значения энергий активации разрушения при Т>120К (0.06 для LiF и 0.07 для MgF2).

Таким образом, по-видимому, экситон в MgF2 имеет точечную симметрию С/ с ядром в виде молекулы F2' в одноузельной позиции. Такая конфигурация объясняет тот факт, что поляризационные измерения спектров поглощения АЭ не позволяют отнести ось молекулярного иона Х2" с каким либо кристаллографическим направлением кристалла MgF2.

Выводы

1) Эффективность создания АЭ начинает уменьшаться при Т>120К с энергией активации процесса 0.07эВ.

2) При Т>60К происходит тушение люминесценции АЭ, связанное с движением ядра АЭ.

3) Спектр поглощения АЭ во фториде магния, по-видимому, обусловлен переходами в электронном компоненте.

4) Ядерная конфигурация АЭ - одноузельная с ориентацией ядра не совпадающей с кристаллографическими направлениями в кристалле.

В ПЯТОЙ главе представлены результаты анализа процессов радиационного создания и последующей эволюции первичной дефектности в кристаллах с различным типом решетки: каменной соли - LiF и рутила - MgF2. Анализ основан на сопоставлении изученных нами эффективностей создания и кинетических характеристик последующей эволюции первичной дефектности в особо чистых кри-

0,1

эоок

100 110 200 же

t, икс

сталлах М§Р2 с изученными нами и другими исследователями аналогичными процессами в кристаллах 1лР.

Нами проведены также подробные исследования кинетики релаксации поглощения в области Р полосы после воздействия ИЭ. При Т<100К основная доля созданных за импульс ^-центров медленно, но все-таки отжигается в минутном временном интервале. Нами установлено, что в температурной области Т>ЗООК кинетика релаксации Р-полосы имеет нескольких составляющих, которые описываются кинетикой первого порядка. Кинетика релаксации соответствует квазимономолекулярному механизму рекомбинации пар дефектов Френкеля, так как параметры кинетики остаются постоянными при изменении плотности электронного возбуждения на два порядка рис.9.

С ростом температуры характеристические времена релаксации в области Р полосы (рис.6) значительно уменьшаются, величина т3* изменяется в пределах 2-0.6мкс в интервале температур 290-550К. При этом вклад компонента с Тз* в общую кинетику спада концентрации Р-центров увеличивается с 10% при 300К до 60% - при 500К. Вклад самого медленного компонента релаксации Т1* уменьшается с ростом температуры и составляет 40% при ЗООК и 15% при 500К. Вклад самого медленного компонента релаксации Т1* уменьшается с ростом температуры и составляет 40% при ЗООК и 15% при 500К.

Анализ представленных в настоящей работе и выполненных ранее исследований в \fgF2 выявил следующие температурные области процесса радиационного дефекгообразоваиия в исследуемом кристалле.

При Т<50К вероятность создания АЭ является максимальной (затраты на создание одного АЭ при Т<50К равны ЗОэВ/центр). В этой темпе-

0,001

го 40 во м

100

t,MKC

Рис 9 Кинетика релаксации поглощения в области F полосы при изменении плотности потока импульса радиации на два порядка (от 0.005 до О.ЗДж/см2) при температуре 300 и 480К и результат разложения последней на составляющие.

ратурной области температурного тушения свечения АЭ не наблюдается, эффективность генерации /•'-центров является низкой (2103эВ/центр), поэтому вклад количества созданных /-"-центров в общее с экситонами поглощение в области 4.8эВ составляет 2-3%, Р- и Я-центры по данным2 в этой области неподвижны. Накопление ^-центров окраски при Т<50К осуществляется с энергетической эффективностью около 105эВ/центр3.

При Т>50К происходит тушение свечения АЭ, которое совпадает по температуре с делокализацией Я-центров, эффективность создания экситонов и центров не меняется вплоть до температуры 100К. Это свидетельствует о постоянной заселенности излучательного состояния АЭ в этом диапазоне. При Т=50-75К3 накопленные при более низких температурах /•"-центры частично отжигаются, а в интервале 60-160К накопления центров окраски практически не происходит3. Как следует из исследований ЭПР1, при Т>50К становятся подвижными Н-центры. Поэтому, вероятно, отжиг свечения АЭ, отжиг /^центров и рост интенсивности полосы свечения 4.2эВ, а также низкая эффективность накопления /•"-центров при этих температурах связаны с увеличением амплитуды колебаний при Т>50К ядра АЭ (¥{ иона) и Я-центра.

При Т>100К вплоть до температур 400-550К происходит уменьшение эффективности создания АЭ с одновременным альтернативным ростом эффективности создания /•"-центров (рис.10). Затраты на создание одного /-"-центра при Т>400К равны ЗОэВ. Энергии активации процессов, вычисленные из температурных зависимостей количества созданных за импульс экситонов и F-центров при всех температурах одинаковы и равны 0.07эВ. Суммарное количество созданных за время действия электронного импульса экситонов и пар френкелевских дефектов остается примерно постоянным во всем исследованном температурном диапазоне 20-500К (рис.10).

При Т>160К наблюдается рост эффективности накопления стабильных /•"-центров3, а при Т>250К - остается постоянным. Энергетическая эффективность накопления стабильных /•"-центров при этих температурах примерно такая же, как при Т<50К.

В кристаллах 1ЛР температурные зависимости эффективности создания АЭ и ^-центров подобны описанным выше для кристалла М^.

3 Kolopus J L, Lewis J T , Unruh W P , Nelson L G The F-center in MgF2 II III Phys C Sol St Phys -1971

-V.4 -P.3007. Sibley W.A , Facey O E Color centers in MgF2//Phys Rev -1968 -V 174, №3. P 1076-1082,

Buckton M R , Pooley D //JPhys C Solid State Phys -1972 -V5-C1553

Таким образом, в обоих типах кристаллов при низких температурах создаются преимущественно автолокализованные экситоны (АЭ), а при высоких - Р-центры. В обоих кристаллах существует близкие по значению температур области атермического (20-100К) и термоактивированного (Т > 120К) процессов создания ^центров. Близки и величины энергии активации процессов, приводящих к спаду эффективностей создания АЭ росту

эффективности создания /■"-центров в температурном интервале 120 - 300К в ЬЯ и (О.ОбэВ и 0.07эВ, соответственно). В обоих кристаллах а области высоких температур наблюдается участок насыщения, хотя температура выхода на насыщение разная: 300 в 1лР и 500К - в М^2. Энергетические затраты на создание одного АЭ при 12.5К практически одинаковы и равны ЗОэВ в и 20эВ в ЫР. В обоих кристаллах энергетический выход создания АЭ при 12.SK практически совпадает с таковым для Р- центров на стадии насыщения.

Антибатное поведение количества созданных за время действия электронного импульса АЭ о^типа в кристаллах ЫР и МцР2 и центров явно указывает на существование каналов создания этих дефектов из одного (преддефектного) состояния автолокализующегося ЭВ. Обоснованием этого положения служат следующие факты. Энергетические затраты на создание АЭ в низкотемпературной области Т<50К и центров в области их преимущест-

[>; I, отпад. 10

0,001

100

Т. К

1000

Рис 10. Температурные зависимости: интенсивности свечения (а, г), величины оптической плотности в длинноволновой полосе поглощения авголокализованных экситонов (б, д); величины оптической плотности в максимуме Р полосы (в, е) в спектрах кристаллов ит (а-в) и М^г-е).

венного создания (выше 300К), одинаковы в обоих типах кристаллов и равны 1.5-2.5Eg. Температуры начала тушения свечения обоих типов экситонов оп- и оДГ-конфигураций в 1ЛР и температура начала тушения АЭ в кристаллах МцР2 (рис.10) совпадают с температурами делокализации Я-центров. Это указывает на явную связь процессов тушения с колебаниями молекулярного иона Р2". Однако, тушение свечения АЭ в этих материалах не сопровождается созданием ^-центров, как в ЩГК I группы, например, в К14. Времена жизни АЭ (мкс) и создания Я-центров (<10нс) сильно отличаются. Т.о., образование френкелевских дефектов в этих системах является альтернативой не преобразования, а создания АЭ. Следовательно, ни один из типов АЭ в нижайшем состоянии не является стартовым для создания /•'-центра по термоактивированному механизму.

По-видимому, в № отсутствует также термоактивированные преобразования в релаксированных состояниях между АЭ оп- и о^-типа.

Отсюда следует, что при облучении кристаллов заполнение всех экситонных и Р,Н- состояний происходит преимущественно в процессе колебательной релаксации высокоэнергетических электронных возбуждений (преддефектных состояний), а не в процессе термоактивированного преобразования одного типа первичного дефекта в другой (ои-типа в о^типа в ЬШ, о^-типа в Р,Н пару в 1лТ и М§Р2).

При качественном подобии закономерностей создания и эволюции первичных дефектов в обоих кристаллах имеются существенные количественные различия в соотношении этих процессов. Это относится, прежде всего, к эффективности накопления стабильных дефектов при всех температурах.

В Ь1Т эффективность создания стабильных центров окраски при всех температурах существенно выше - примерно на 2 порядка при 20К (в 4 105, а в УР - 3103эВ/дефект). Причина высокой радиационной стойкости М{*Р2 при одинаковой со ЩГК эффективности создания центров окраски состоит, по-видимому, в том, что в нем даже при температурах 550К практически все созданные за импульс ^центры отжигаются3. Это происходит по той причине, что эффективность накопления центров окраски и в ЩГК и в М§Р2 определяется процессами стабилизации созданных Я-центров, т.е. образованием стабильных дырочных центров окраски. В кристалле очевидно, этот процесс малоэффективный, поэтому большая часть созданных и Я-центров отжигается.

4 Song К S , Williams RT Self-trapped excitons -Springer, Berlin, 1993 - 404p

Из полученных нами результатов видно, что релаксация F,H пар является многокомпонентной. Исследований кинетики разрушения созданных пар в широком временном диапазоне мало. Расчеты, в рамках модели термоактивированного пространственного разделения за счет прыжковой диффузии Я-ценгра взаимодействующего с F-центром, дакгг одну экспоненциальную кинетику аннигиляции пар с очень коротким т. Наличие, как показано, в кинетике нескольких компонентов, в том числе мономолекулярных, представляет большой самостоятельный интерес.

Выводы

1) Создание первичных дефектов в кристаллах LiF и MgF2 происходит из высокоэнергетических (преддефектных) состояний автолокализующихся ЭВ.

2) В отличие от 1ДГК, в MgF2, по-видимому, не эффективны процессы создания стабильных дырочных центров. Этим объясняется высокая радиационная стойкость MgF2, высокая стабильность электронных центров окраски.

3) В кинетике пострадиационной релаксации F-центров в кристалле MgF2 имеется несколько компонентов обусловленных электронно-дырочными процессами в коррелированных F,H - парах.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ отмечаются основные закономерности, полученные в результате экспериментальных исследований и сравнительного анализа процессов создания первичных радиационных дефектов (АЭ и F-центров) в LiF и MgF2.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:

Методами импульсной оптической спектрометрии с наносекундным временным разрешением исследованы закономерности создания и эволюции первичных дефектов (АЭ и F-центров) в широком температурном 12.5-500К и временном 10~*-10~'с интервалах в кристаллах фторидов лития и магния. Установлены основные особенности радиационного дефектообразования. Полученные экспериментальные данные и анализ результатов исследований привели к следующим основным выводам:

1. В кристалле LiF под действием радиации создаются короткоживущие дефекты двух типов, которые имеют различные спектрально-кинетические параметры поглощательных и излучательных переходов, различные значения энергии активации процессов пострадиационной релаксации и разный характер температурных зависимостей эффективности создания под действием ИЭ. При низких температурах (12.5К) преимущественное создание принадлежит дефектам типа I (АЭ ол-типа), которым соответствуют поглощательные 5.5 и 5.1эВ и иалучательный 5.8эВ переходы. Дефекты типа II (АЭ off- типа) имеют

поглощательные 5.3 и 4.75эВ и излучательный 4.4эВ переходы, создаются в области (12.5-170К) с максимальной эффективностью в области 60К.

2. В кристалле М&Р2 под действием радиации в области низких температур создается АЭ о^тпа с излучательным переходом на 3.2эВ.

3. В обоих типах кристаллах ЫР и \lgF2 наблюдается одновременное создание двух типов радиационных дефектов: АЭ и /^-центров. Энергетические затраты на создание одного ^центра равны 210гэВ в ЫР и 2103эВ - в М£р2.

4. В области высоких температур - в области термоактивированного создания /'"-центров кристаллы ЫР и MgF2 имеют много общих характеристик: близкие значения как температуры проявления термоактивированного механизма создания ^центров- 120 в и 140К в ЫР, так и величины энергии активации процесса, приводящего к росту эффективности создания /^-центров (0.07 и О.ОбэВ соответственно).

5. Создание первичных дефектов в кристаллах ЫР и М£р2 происходит из высокоэнергетических (преддефектных) состояний автолокапизующихся ЭВ.

6. В кристалле ЫР эффективность создания стабильных центров окраски при всех температурах существенно выше - примерно на 2 порядка (при 20К в М§Р2 4105, а в ЫР - 3-10Э эВ/дефект). Различие обусловлено тем, что в кристалле М§Р2, созданные Я-центры, не преобразуются в более устойчивые дырочные центры, как в 1ЛР.

7. В кристаллах М§Р2 имеет место многокомпонентная кинетика релаксации /г-центров в коррелированных Р,Н парах.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Гречкина Т.В., Корепанов В.И., Лисицына Л.А. Радиолюминесценция кристаллов ЫР при импульсном электронном возбуждении //Труды VI -ой международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск. - 2000.- С.322-324.

2. Гречкина Т.В., Лисицына Л.А., Корепанов В.И. Радиационное окрашивание кристаллов ЫР при низких температурах. // Сб. тез. 6-й Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых. - Екатеринбург-Томск. -2000. -С. 321-322.

3. Лисицына Л.А., Корепанов В.И., Гречкина Т.В. Первичные радиационные дефекта в кристаллах ЫР. // Тезисы докладов 2-ой международной конференции

«Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах». - Томск. - 2000.- С. 229-232.

4. Гречкина Т.В., Корепанов В.И., Лисицына JI.A. Экситонная люминесценция кристаллов LiF при низких температурах. Люминесценция и сопутствующие явления // Труды VI Всероссийской школы-семинара. Под ред. проф. Е.Ф. Мартыновича. - Иркутск: Изд-во Иркут.ун-та, 2001,- С.86-91.

5. Лисицына Л .А., Гречкина Т.В., Корепанов В.И., Лисицын В.М. Короткоживу-щие первичные радиационные дефекты в кристалле LiF // ФТТ. -2001.-Т.43.-№9,- С.1613-1617.

6. Гречкина Т.В., Бредихина Ж.И. Экситонная люминесценция кристаллов фторида магния./Сб. статей молодых ученых. Современные проблемы физики и технологии. - Томск: Том. гос. ун-та.- 2001.- С. 157-160.

7. Лисицына Л.А., Корепанов В.И., Гречкина Т.В. Первичные радиационные дефекты в кристаллах фторидов Li и Mg // Тезисы докладов 8-й международной конференции «Физико-химические процессы в неорганических материалах». Кемерово: Кузбассвузиздат.-2001.- Т. 1.- С.71.

8. Гречкина Т.В., Корепанов В.И., Лисицына Л.А. Радиационное дефектообразо-вание в кристалле MgF2 //Тезисы лекций и докладов VII Всероссийской школы семинара "Люминесценция и сопутствующие явления". - Иркутск: Иркутский госуниверситет.- 2001. -105с.

9. Grechkina T.V., Lisitsyna L.A., Korepanov V.I. Self-trapped excitons in MgF2 // III Ural Workshop cm Advantage Scintillation and Storage Optical Materials. Program and Abstracts/ Ekaterinburg: USTU-UPI, 2002. P. 29-30.

Ю.Гречкина T.B., Корепанов В .И., Лисицын В.М., Лисицына Л.А. Динамика преобразования центров окраски в MgF2 //Труды Ш-ей Международной конференции "Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах".- Томск. - 2002.- С.48-49.

11.Гречкина Т.В., Лисицына Л.А. Каналы диссипации энергии электронных возбуждений в диэлектриках //Архитектура и строительство. Наука, образование, технологии, рынок: Тезисы докладов международной научно-технической конференции. Секция естественных наук. 11-12 сентября 2002г., г. Томск. - Томск: Изд-во Томск, гос.арх.-строит.ун-та, 2002. С.ЗЗ.

12.Лисицына Л.А., Корепанов В.И., Гречкина Т.В. Влияние температуры на процессы радиационного создания первичных дефектов в кристаллах MgF2 // Оптика и спектроскопия. -2003.-Т.95г№5.-С.797-801.

13.Гречкина T.B. О процесс преобразования дефектности в MgF2 при импульсном электроном облучении //Тезисы докладов молодых ученых Всероссийской школы-семинара РФХ-2003 Под ред. В.М. Лисицына. - Томск: Изд-во ТПУ, 2003.-С.11-13.

14.Лисицына Л.А., Корепанов В.И., Гречкина Т.В. Создание первичной радиационной дефектности в ионных кристаллах с различным типом кристаллической решетки // Proceedings of 12* International conference on Radiation physics and chemistry of inorganic materials.- Tomsk.- Russia.- 2003.- P.259-264.

Подписано в печать 18.12 2003 Тираж 100 экз заказ № 121. Бумага офсетная. Печать RISO Отпечатано в типографии ООО «РауШ мбХ» Лицензия Серия ПД № 12-0092 от 03 05.2001г г Томск, ул. Усова 7, ком. 052 тел (3822) 56-44-54

РНБ Русский фонд

2006-4 11766

2 7 ?Г -

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Гречкина, Татьяна Валерьевна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СВОЙСТВАХ ПЕРВИЧНОЙ РАДИАЦИОННОЙ ДЕФЕКТНОСТИ В

ИОННЫХ КРИСТАЛЛАХ.

§ 1.1. Автолокализованные экситоны.

§ 1.2. Энергетическая и электронная структура АЭ.

§1.3. Образование точечных дефектов.

§1.4. Спектры свечения и поглощения кристаллов LiF и MgF2 при воздействии радиации.

1.4.1. Спектральный состав свечения в кристалле LiF.

1.4.2. Радиационные дефекты и люминесценция кристаллов MgF2.

Глава 2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.

§2.1. Объекты для исследования.

§2.2. Импульсный оптический спектрометр.

§2.3. Градуировка измерительного тракта спектрометра.

§ 2.4. Обработка результатов кинетических исследований.

Глава 3 СПЕКТРАЛЬНО-КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ

ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ КРИСТАЛЛА LiF.

§3.1. Спектры импульсной катодолюминесценции кристалла LiF при ^ низкой температуре.

§3.2. Температурные зависимости кинетических параметров затухания свечения в кристалле LiF.

3.2.1. Температурные зависимости характеристического времени затухания.

3.2.2. Температурные зависимости интенсивностей и высвеченных светосумм в спектрах ИКЛ кристалла LiF.

§3.3. Обсуждение результатов и выводы.

Глава 4 АВТОЛОКАЛИЗОВАННЫЕ ЭКСИТОНЫ В MgF2.

§ 4.1. Спектры импульсной катодолюминесценции MgF2.

§ 4.2. Кинетика затухания ИКЛ в кристалле MgF2.^

§ 4.3. Спектрально-кинетические параметры экситонного поглощения в кристалле MgF2.

§ 4.4. Обсуждение результатов и выводы.Ю

Глава 5 СООТНОШЕНИЕ КАНАЛОВ ДИССИПАЦИИ ЭНЕРГИИ ПЕРВИЧНЫХ ПРОЦЕССОВ ДЕФЕКТООБРАЗОВАНИЯ В

КРИСТАЛЛАХ LiF И MgF2.

§ 5.1. Особенности создания АЭ в кристаллах LiF и MgF2.^ q^

§ 5.2. Температурные зависимости эффективности создания АЭ и Fцентров в кристаллах LiF и MgF2.Ill

5.2.1. Автолокализованные экситоны.

5.2.2. F-центры.

5.2.3. Анализ температурных зависимостей.

§ 5.3. Обсуждение результатов и выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Релаксация первичной радиационной дефектности в кристаллах фторидов лития и магния"

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В широкощелевых материалах, в том числе ионных кристаллах, реализуется сложная картина реакций взаимодействия генерируемых облучением первичных дефектов между собой и существующей или накопленной длительным облучением дефектностью. Это приводит к образованию локализованных и автолокализованных экситоноподобных состояний, возбуждению люминесценции, изменению исходной дефектной структуры материала, накоплению новых собственных и примесных центров окраски и другим эффектам. Без знания деталей этих реакций невозможно широкое практическое применение потоков фотонных и корпускулярных ионизирующих излучений. Их анализ дает возможность контролировать технологию радиационной обработки материалов и изделий, прогнозировать поведение материала в поле радиации, осуществлять контроль степени его чистоты и совершенства структуры.

Создание и последующее преобразование дефектов в ионных соединениях преимущественно связывают с процессами распада электронных возбуждений. Процесс распада включает в себя набор промежуточных стадий релаксации автолокализующегося электронного возбуждения. Созданные при этом автолокализованные экситоны (АЭ) и F,H пары относятся к первичным продуктам образующихся дефектов в щелочно-галоидных кристаллах (ЩГК). В последующем АЭ также могут превращаться в F-H пары дефектов. Соотношение каналов диссипации энергии электронных возбуждений в процессе их распада на первичные дефекты зависит от материала, условий облучения и т. д.

Роль процесса автолокализации ЭВ в образовании F-центров в ЩГК была признана уже давно и, тем не менее, механизм процесса еще недостаточно изучен даже в ЩГК и тем более в других ионных кристаллах.

Особый интерес представляют сопоставления этих процессов в кристаллах LiF и MgF2, имеющих близкие электронные строения, но отличающиеся структурой решетки. Эти сопоставления перспективны для выявления общих для ионных кристаллов закономерностей процессов создания и эволюции радиационных дефектов. Однако для обобщений к настоящему времени имеющейся информации о процессах радиационного дефектообразования в этих кристаллах явно недостаточно.

СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. С момента появления классической работы Френкеля (1931г.) по теории экситонов в диэлектриках и полупроводниках к настоящему времени накоплен обширный материал по изучению их свойств и структуры. Открытие низкоэнергетического экситонного механизма создания точечных дефектов в ЩГК (1965 г.) послужило началом нового этапа в исследовании экситонов, - поиска механизма преобразования энергии электронного возбуждения в кинетическую энергию ионного смещения.

Установлено, что в большинстве ЩГК создание электронных возбуждений, возбуждение нижайшего триплетного состояния АЭ в электронном [4,5] или дырочном [6] компоненте приводит к созданию F,H пар дефектов. Эти результаты показывают на существование возбужденных состояний АЭ, которые с высокой вероятностью преобразуются в пары дефектов.

Возможности техники и методов люминесцентной и абсорбционной спектроскопии с нано-, пико- и фемтосекундным временным разрешением позволили экспериментально получить в конце 80-х начале 90-х годов ХХ-го века ряд важнейших результатов, составляющих основу современных представлений: образование одногалоидного экситона, сосуществование on- и off- центровой конфигураций автолокализованных экситонов [16] и др. Выявлению закономерностей спектрально-кинетических свойств АЭ on- и offтипа в ряду ЩГК посвящены работы (Kan'no, Williams, Song, Tanimura и др., 1993-1995г.). В работах [5,17-21] установлены основные элементарные процессы рождения первичных дефектов. В [22,23] развиты представления о распаде электронных возбуждений на коррелированные и некоррелированные пары. Наибольший прогресс достигнут в понимании процессов генерации первичных радиационных дефектов в модельных ЩГК. Однако, разработаны лишь основные представления о процессах пространственного разделения компонентов пар Френкеля в ЩГК [18,22,31,32], хотя именно процессами преобразования первичной дефектности в устойчивые определяется конечный результат воздействия на материал ионизирующих излучений.

В кристаллах MgF2, также как в ЩГК и фторидах щелочно-земельных металлов (ЩЗМ) с решетками флюорита (Me: Са, Sr, BaF2), под действием радиации создаются собственные радиационные дефекты в виде электронных центров окраски F, F2 и дырочных //-центров [7-10]. Показано, как и в других ионных соединениях, F,H пары в кристаллах MgF2 с высоким выходом образуются при распаде электронных возбуждений (Лисицын, 1972, 1975г.). Согласно (Tanimura, Itoh, 1991г.), выход числа F-центров в MgF2 значительно увеличивается при оптическом возбуждении триплетного состояния АЭ.

Однако имеющийся набор результатов по радиационному дефектообразованию в этих кристаллах получен разными авторами при разных условиях облучения, в образцах разной предыстории и для достижения разных целей. Поэтому эти результаты достаточно сложно проанализировать для построения обобщенной и цельной картины стимулированных радиацией процессов в кристаллах фторида магния.

Одна из отличительных особенностей кристаллов MgF2 заключается в возможности создания в них автолокализованных экситонов [11,12] при отсутствии экспериментальных доказательств автолокализации дырок в этом кристалле [10]. Однако ясного представления и о том, как это обстоятельство сказывается на процессах создания и эволюции первичных дефектов в решетке MgF2 нет. Кристалл MgF2 отличается от ЩГК также высокой радиационной стойкостью и тем, что поведение центров окраски в нем при фототермических воздействиях подобно поведению аналогичных центров в аддитивно окрашенных ЩГК. Причина этого также не установлена.

Существующие к настоящему времени сведения о процессах радиационного дефектообразования в кристаллах MgF2 были получены в основном стационарными методами исследований [12-15]. Для изучения динамики преобразования первичной дефектности, которая, как правило, является короткоживущей, необходима информация о быстропротекающих процессах возникающих при взаимодействии излучения с веществом, по крайней мере, в наносекундном временном диапазоне. Сведений об этих процессах во фториде магния явно недостаточно.

Исследования собственной люминесценции и закономерностей дефектообразования в кристалле LiF немногочисленны и часто противоречивы [24-28]. Причиной малой изученности кристаллов LiF является его специфика - большая ширина запрещенной зоны, трудность получения чистых кристаллов, слабое собственное свечение, необходимость исследования в основном в УФ- области. Особенно слабо изучены радиационные эффекты методами импульсной спектрометрии при низких температурах.

LiF и MgF2 являются представителями широкощелевых диэлектриков и принадлежат к разным группам кристаллов. Оба кристалла находят широкое практическое применение, так как имеют наибольшую границу прозрачности в УФ области из всех оптических материалов. Поэтому эти кристаллы незаменимы в оптических устройствах для УФ области, в том числе и в лазерной УФ технике, в твердотельной электронике в космической оптике. Материалы широко используются для изготовления твердотельных дозиметров.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Целью настоящей работы является исследование закономерностей создания и эволюции первичной радиационной дефектности в кристаллах LiF и MgF2 методами импульсной люминесцентной и абсорбционной спектроскопии с наносекундным временным разрешением. Цель работы достигалась путем решения следующих задач:

1. Исследование спектрально-кинетических параметров люминесценции и поглощения в кристаллах LiF и MgF2 при низких температурах.

2. Исследование и анализ температурных зависимостей эффективности создания первичных радиационных дефектов (автолокализованных экситонов и F-центров) в кристаллах фторидов лития и магния.

3. Анализ и сопоставление процессов радиационного дефектообразования в кристаллах фторидов металлов с разным типом кристаллической решетки (каменной соли - LiF и рутила - MgF2).

НАУЧНАЯ НОВИЗНА:

1. Впервые проведены детальные исследования спектрально-кинетических параметров затухания люминесценции в кристаллах LiF и MgF2 при низких температурах в широком временном интервале после облучения электронными импульсами наносекундной длительности. В MgF2 обнаружена новая собственная полоса свечения с максимумом при 4.2эВ.

2. Уточнено электронное строение и ядерные конфигурации автолокализованных экситонов (АЭ) в кристаллах LiF и MgF2.

3. Впервые в широком температурном интервале 12.5-500К детально изучены эффективность создания и параметры релаксации F-центров в кристаллах MgF2.

4. Установлено, что в обоих типах кристаллов (LiF и MgF2) создание АЭ и F,H-nap происходит из высокоэнергетических состояний автолокализующихся электронных возбуждений.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

1. В кристалле LiF при низких температурах определено спектральное положение полос ответственных за автолокализованные экситоны двух типов {on-типа с излучательным переходом при 5.8эВ и off-типа с излучательным переходом при 4.4эВ). Соотношение эффективностей создания этих дефектов изменяется в температурном интервале 20-60К.

3. В кристаллах LiF и MgF2 существует два независимых канала диссипации энергии высокоэнергетических (преддефектных) состояний автолокализующихся ЭВ, по которым создаются либо двухгалоидные экситоны в триплетном состоянии либо пары френкелевских дефектов. Соотношение эффективностей каналов диссипации зависит от температуры кристалла.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА. Результаты, изложенные в диссертации, получены автором в сотрудничестве с сотрудниками кафедры лазерной и световой техники электрофизического факультета Томского политехнического университета (ТПУ) и кафедры физики Томского государственного архитектурно-строительного университета (ТГАСУ). Участие в работе отражено в совместных публикациях. Личный вклад автора включает проведение экспериментальных исследований, обработку и представление результатов исследований.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты настоящей работы были доложены на следующих конференциях и семинарах: VIм и IXм международные научно-практические конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Томск, 2000, 2003); школа-семинар "Люминесценция и сопутствующие явления" (Иркутск 2000, 2001), II— школа-семинар «Современные проблемы физики и технологии» (Томск, 2001), Международная конференция "Физико-химические процессы в неорганических материалах" (Кемерово, 2001), III Ural Workshop on Advantage Scintillation and Storage Optical Materials (Ekaterinburg, 2002), 12м международная конференция по радиационной физике и химии неорганических материалов, РФХ-12 (Томск, 2003).

Диссертационная работа планировалась и выполнялась в рамках научного направления Томского политехнического университета -«Разработка научных основ и технологий радиационных и лазерных воздействий на материалы». Исследования выполнялись также при финансовой поддержке Министерства образования РФ (Грант №01980004587), а также при поддержке РФФИ (Грант №01-02-18035).

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

Выводы

1. Создание первичных дефектов в кристаллах LiF и MgF2 происходит из высокоэнергетических (преддефектных) состояний автолокализующихся ЭВ.

2. В отличие от ЩГК, в MgF2 не эффективны процессы создания стабильных дырочных центров. Этими процессами объясняется высокая радиационная стойкость MgF2, высокая стабильность электронных центров окраски.

3. В кинетике пострадиационной релаксации F-центров в кристалле MgF2 имеется несколько компонентов обусловленных электронно-дырочными процессами в коррелированных F,H - парах. и»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Методами импульсной оптической спектрометрии с наносекундным временным разрешением исследованы закономерности создания и эволюции первичных дефектов (АЭ и F-центров) в широком температурном 12.5-500К и временном 10"8-10"'с интервалах в кристаллах фторидов лития и магния. Установлены основные особенности радиационного дефектообразования. Полученные экспериментальные данные и анализ результатов исследований привели к следующим основным выводам:

1. В кристалле LiF под действием радиации создаются короткоживущие дефекты двух типов, которые имеют различные спектрально-кинетические параметры поглощательных и излучательных переходов, различные значения энергии активации процессов пострадиационной релаксации и разный характер температурных зависимостей эффективности создания под действием ИЭ. При низких температурах (12.5К) преимущественное создание принадлежит дефектам типа I (АЭ оп-типа), которым соответствуют поглощательные 5.5 и 5.1эВ и излучательный 5.8эВ переходы. Дефекты типа II (АЭ off- типа) имеют поглощательные 5.3 и 4.75эВ и излучательный 4.4эВ переходы, создаются в области (12.5-170К) с максимальной эффективностью в области 60К.

2. В кристалле MgF2 под действием радиации в области низких температур создается АЭ off типа с излучательным переходом на 3.2эВ.

3. В обоих типах кристаллах LiF и MgF2 наблюдается одновременное создание двух радиационных дефектов АЭ и F-центров. Энергетические затраты на создание одного F-центра равны

2 10 эВ в LiF и 2 103эВ - в MgF2.

4. В области высоких температур - в области термоактивированного создания F-центров кристаллы LiF и MgF2 имеют много общих характеристик: близкие значения как температуры проявления термоактивированного механизма создания F-центров- 120 в MgF2 и 140К в LiF, так и величины энергии активации процесса, приводящего к росту эффективности создания F-центров (0.07 и О.ОбэВ соответственно).

5. Создание первичных дефектов в кристаллах LiF и MgF2 происходит из высокоэнергетических (преддефектных) состояний автолокализующихся ЭВ.

6. В кристалле LiF эффективность создания стабильных центров окраски при всех температурах существенно выше - примерно на 2 порядка при 20К (в MgF2 4-105, а в LiF - З-Ю3 эВ/дефект). Различие обусловлено тем, что в кристалле MgF2, созданные Я-центры, не преобразуются в более устойчивые дырочные центры, как в LiF.

7. В кристаллах MgF2 имеет место многокомпонентная кинетика релаксации F-центров в коррелированных F,H парах.

В заключение приношу глубокую искреннюю благодарность научному руководителю доктору физ.-мат. наук, профессору, заслуженному деятелю науки РФ В.М. Лисицыну за поддержку, внимание и интерес к работе.

Автор искренне благодарен кандидату физ.-мат. наук, доценту В.И.Корепанову и доктору физ.-мат. наук, профессору Л.А. Лисицыной за помощь в организации и планировании экспериментальной части в работе, за помощь в изучении физики процессов и плодотворные обсуждения полученных результатов.

Автор считает приятным долгом поблагодарить доктора физ.-мат. наук, профессора В.Ю. Яковлева за полезные дискуссии и интерес к работе, а также коллег по лаборатории кандидата физ.-мат. наук, доцента В.И.Олешко, научного сотрудника М.Ф.Кузнецова, ассистента Е.Ф.Полисадову, инженера С.Н. Путинцеву и аспиранта С.С. Вильчинскую за помощь и поддержку.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Гречкина, Татьяна Валерьевна, Томск

1. Нокс Р. Теория экситонов. -М.: Мир, 1966.-218с.

2. Pooley D. F-centre production in alkali halides by electron-hole recombination and subsequent <100> replacement sequence: a discussion of the electron-hole recombination. // Proc. Phys.Soc. -1966.-V.87,№2-P.245-246.

3. Агранович B.M. Теория экситонов. -M.: Наука, 1968.- 382с.

4. Williams R.T. Intersystem crossing, polarization and defect formation induced by optical excitation of self-trapped excitons in alkali halides. // Phys.Rev.Lett.-1976. -V.36,№10.-P.529-532.

5. Yoshinari Т., Iwano H., Hirai M. F-H center formation by the optical conversion in self-trapped excitons in КС 1 crystals. // J.Phys.Soc.Jap.-1978.-V.45,№3.-P.936-943.

6. Sugiyama Т., Fujiwara H., Suzuki Т., Tanimura K. Femtosecond time-resolved spectroscopy of self-trapping processes of holes and electron-hole pairs in alkali bromide crystals. // Phys. Rev. B. -1996.-V.54, №21.-P.15109-15119.

7. Лисицын B.M., Корепанов В.И. Энергия образования первичной пары радиационных дефектов в кристалле MgF2.//H3B. вузов.Физика, 1977. №9, С.146-147.

8. Norman C.D., Halliburton L.E. Radiation-induced fluorine intestinal atoms in MgF2 // Phys. Rev. В V.15, №12, 1977, P.5883-5889

9. Hills M.E., McBride W.R. Absorption bands of irradiated magnesium fluoride //J. Chem. Phys. -1964. -V.40, №7. -P.2053-2054.

10. Blunt R.F., Cohen M.I. Irradiation-induced color center in magnesium fluoride //Phys. Rev. -1967. -V.153, №3. -P. 1031-1038.

11. Unruh W.P., Nelson L.G., Lewis J.T., Kolopus J.L. The F-center in MgF21: Epr and Endor //J. Phys. C: Sol. St. Phys. -1971. -V.4. -P.2992-3006.

12. Kolopus J.L., Lewis J.T., Unruh W.P., Nelson L.G. The F-center in MgF2 II //J. Phys. C: Sol. St. Phys. -1971. -V.4. -P.3007.

13. Sibley W.A., Facey O.E. Color centers in MgF2// Phys. Rev. -1968. -V.174, №3. P. 1076-1082.

14. Buckton M.R., Pooley D. // J.Phys. C: Solid State Phys. -1972. -V.5.-C.1553.

15. Williams R.T., Marquardt C.L., Williams J.W., Kabler M.N. Transient absorption and luminescence in MgF2 following electron pulse excitation // Phys. Rev. B. -1977. -V.15. №10. -P.5003-5011.

16. Лущик Ч.Б., Лущик А.Ч. Распад электронных возбуждений с образованием дефектов в твердых телах. М.: Наука, 1989. -264 с.

17. Song K.S., Williams R.T. Self-Trapped Excitons. -Springer, Berlin, 1993.-404p.

18. Matsumoto Т., Shirai M., Кап'по K. Correlation between the spin state and structure of self-trapped excitons in alkali halides// J. of Phys.Soc. Jpn. 1995.-V.64, №1.-P. 291-301.

19. Karasawa Т., Hirai M. F center formation in KC1 and KBr crystals below 4.2 K. // J. Phys. Soc. JpT. -1976. -V.40, № 3. -P.769-775.

20. Itoh N. Creation of lattice defects by electronic excitation in alkali halides./AAdv.in Phys.-1982.-vol.31 ,No.5.-p.491-551.

21. Tanimura K., Katoh Т., Itoh N. Lattice relaxation of higly excited self-trapped excitons in CaF2. // Phys. Rev. -1989. -V.40, № 2. -P. 1282-1287.

22. Лисицын B.M. Образование и эволюция первичной дефектности в ионных кристаллах.// Изв. ТПУ. Томск: -2000. -Т.303, № 2. -С.7-25.

23. Лисицын В.М., Яковлев А.Н. Кинетика релаксации первичных пар радиационных дефектов в ионных кристаллах.//ФТТ.-2002.-Т.44,№11.-С.2067.

24. Wasiela A., Block D. Optically detected E.P.R. of self-trapped ecxitons in alkali fluorides-luminescence identification // Journal de Physique, Colloque CI.- 1976,- V.37, №12.- P.C7-221-224.

25. Polley D., Runciman W.A. Recombination luminescence in alkali halides // J.Phys.C: Solid St.Phys .-1970.-V.3.-P.1815-1824.

26. Куусман И.Л., Лущик Ч.Б. Собственная люминесценция ионных кристаллов с автолокализующимися экситонами // Известия АН СССР, Серия Физ,- 1976.-Т.40,№9.- С.1785-1792.

27. Родный П.А. Ультрафиолетовые полосы люминесценции фтористого лития // Оптика и спектрометрия.-1975.- Т.39, №2.- С. 409-411.

28. Dietrich Н.В., Murray R.B. Low temperature luminescence in LiF //Bull. Amer. Phys. Soc., 1969, ser.2, V.14, №1, P. 131.

29. Лисицын B.M. О температурной зависимости накопления радиационных дефектов в ионных кристаллах. //Изв. Вузов. Физика. -1979. -Т.21, №2. -с.86-91.

30. Лисицын В.М. Эволюция дефектности в ионных кристаллах после импульсного радиационного возбуждения. /Сб. Сильноточные имп. электр. пучки в технике. Под ред. Г.А. Месяц. Новосибирск.: Наука.-1983.-с.61-72.

31. Бочканов П.В., Корепанов В.И., Лисицын В.М. Моделирование эволюционного процесса дефектообразования первичных френкелевских пар в щелочногалоидных кристаллах. // Изв. Вузов. Физика.-1985. -№2.-С.19-23.

32. Бочканов П.В., Корепанов В.И., Лисицын В.М. Пространственное разделение элементов заряженной пары дефектов Френкеля в щелочногалоидных кристаллах. //Изв. Вузов. Физика. -1989. -№3. -С.21-25.

33. Лёвшин Л.В., Салецкий A.M. Люминесценция и ее измерения. Изд-во Моск. ун-та. -1989.-274с.

34. Мак-Глинн С., Адзуми Т., Киносита М. Молекулярная спектроскопия триплетного состояния. М.: Мир, 1972.- 433с.

35. Алукер Э.Д., Лусис Д.Ю., Чернов С.А. Электронные возбуждения и радиолюминесценция щелочно-галоидных кристаллов.- Рига: Зинатне, 1979.-252с.

36. Мотт Н., Герни Р. Электронные процессы в ионных кристаллах. М.: Иностранная лит-ра, 1950.-304с.

37. Jouanin С., Gout.C. Valence band structure of magnesium fluoride by the tight-binding method // J.Phys.C: Solid State Phys. -1972. -V.5, №15.-P.1945-1952.

38. Williams R.T., Bradford J.N., Faust W.L. Short-pulse studies of exciton relaxation and F center formation in NaCl, KC1 and NaBr.// Phys.Rev.B.-1978.-V.18,№12.-P.7038-7057.

39. Васильченко E.A., Лущик H.E., Лущик Ч.Б. //ФТТ.-1970.-Т.12, №1.-С.211-215.

40. Tanimura К., Itoh N. The hopping motion of the self-trapped exciton in NaCl. //J. Phys. Chem. Solids.- 1981.-T.42, №10-P.901-910.

41. Song K. Calculation of activation energy of Vk-center migration in alkali halides//Solid St. Commun.-1971.-V.9, №14.-P. 1263-1266.

42. Suzuki Y., Hirai M. // J. Phys. Soc. Jap. 43.1679 (1977).

43. Kabler M.N., Patterson D.A. Evidence for a triplet state of the self-trapped exciton in alkali halides crystals. // Phys.Rev.Lett.-1967.-V.19, №11.-P.652-654.

44. Rabin H., Klick C.C. Formation of F centers at low and room temperatures. // Phys. Rev. -1960. -V.l 17, № 4. -P. 1005-1010.

45. Itoh N., Stoneham A. M., Harker A. H. The initial production of defects in alkali halides: F and H centre production by non-radiative decay of self-trapped excitons. // J. Phys. C: Solid State Phys.- 1977.- V.10.- P.4197

46. Стоунхэм A.M. Теория дефектов в твердых телах. М.: Мир, 1978. Т.2. -357 с.

47. Yoshinari Т., Hirai М. Intrinsic luminescence in KI and Rbl under two-photon excitation // J.Phys.Soc.Jap.-1975.-V.39, №6.-P. 1498-1505.

48. Karasawa Т., Hirai M. Relaxation process of excitons in KI // J. Phys. Soc. Jap.-1976.-V.40, №3.-P.755-760.

49. Iwai S., Nakamura A., Tanimura K., Itoh N. A study of ultrafast self-traping processes of electron-hole pairs in Rbl by femtosecond pump and ptobe spectroscopy // Solid State Com. -1995. -V.96, №10,- P.803-809.

50. Williams R.T., Liu H., Williams Jr., Piatt K.J. New features of self-trapped exciton luminescence in rubidium iodide// Phys. Rev. Lett. -1991,- V.66, №16,- P.2140-2143.

51. Fischbach J.U., Frohlich D., Kabler M.N. Recombination luminescence lifetimes and self-trapped exciton in alkali halides// J.Luminescence.-1973.-V.6,№l.-P.29-43.

52. Song K.S., Chen L. Modeling of self-trapped exciton л-luminescence in alkali halides // J.Phys.Soc.Jap.- 1989.-V.58, №8.-C.3022-3027.

53. Tanimura K., Itoh N., Hauashi Т., Nishimura H. // J. Phys. Soc. Jap.- 1992.-T.61.-C.1366.

54. Лисицына Л.А., Корепанов В.И., Лисицын В.М. Сравнительный анализ спектральных характеристик триплетных автолокализованных экситонов и Р2-центров в щелочно-галоидных кристаллах //ФТТ.-2002.-Т.44, №12.-С.2135-2138.

55. Лисицын В.М., Корепанов В.И., Яковлев В.Ю. Эволюция первичной радиационной дефектности в ионных материалах. //Изв. Вузов. Физика. -1996. -№11.-С.5-29.

56. Fujiwara Н., Suzuki Т., Tanimura К. Femtosecond time-resolved spectroscopy of the Frenkel-rair generation and self-trapped-exiton• formation in KC1 and RbCl. // J.Phys.: Condens. Mater. -1997.-№9.- P.923-936.

57. Bradford Y.N., Williams R.T., Faust W.L. Study of F center formation in KC1 on a picosecond time scale. // Phys. Rev.Lett. -1975.-V.35, №5.-P.300-304.

58. Кудрявцева И.А., Васильченко E.A., Лущик А.Ч., Лущик Ч.Б. Образование и стабилизация F -центров после прямого созданияавтолокализованных экситонов в кристаллах КС1. // ФТТ.-1999.-Т.41 ,№3 .-С.433-440.

59. Tanimura К., Itoh N. Relaxation of excitons perturbed by self-trapped excitons in Rbl: evidence for exciton fusion in inorganic solids with strong electron-phonon coupling // Phys. Rev. Lett. -1990. -V.64,№12.- P. 14291432.

60. Баранов А.И., Лисицын B.M., Рейтеров B.M., Шишацкая Л.П.,• Шишкин И.С. Изменение спектральной прозрачности LiF, MgF2, CaF2, BaF2, под действием плазмы. 2 Всесоюзный симпозиум по взаимод.ат. частиц с тв. телом, Сб.док. Москва, 1972, с.235-236.

61. Tanimura К., Itoh N. Lattice instability at excited states of the self-trapped excitons in MgF2 // J. Appl. Phys. -1991. -V.69,№11.- P.7831-7835.

62. Soda K., Itoh N. Creation of luminescent singlet self-trapped excitons from highly excited states of triplet self-trapped exciton in NaCl. // Phys.Letters.-1979.-73A.-P.45-49.

63. Suzuki Y., Kitamura E., Hirai M. Time resolved spectroscopy in nano- and picosecond ranges on the F center formation process in KI crystals.// J.Luminescence.-1987.-V.38. -P. 178-180.

64. Лисицын B.M., Сигимов В.И. Яковлев В.Ю. Распад электронных возбуждений на пары френкелевских заряженных дефектов в кристалле KI. //ФТТ.-1982.-Т.24,№9.-С.2747-2752.

65. Лисицын В.М., Яковлев А.Н. Влияние температуры образца при облучении на взаимное распределение компонентов пар Френкеля. // Труды школы-семинара "Люминесценция и сопутствующие• явления".-Иркутск: Изд-во ИГУ.- 1997,- С. 163-167.

66. Алукер Э.Д., Гаврилов В.В., Дейч Р.Г., Чернов С.А. Быстропротекающие радиационно-стимулированные процессы в щелочно-галоидных кристаллах. Рига: Зинатне, 1987. -183 с.

67. Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. А.А. Равделя и А.М.Понамаревой Л: Химия, 1983.-232с.

68. Таблицы физических величин. Справочник/ Под ред.И.К. Кикоина,

69. М.: Атомиздат, 1976.-1005с.

70. Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова -М.; Энергоатомиздат, 1991.-1232с.

71. Справочник химика / Под ред. Б. П. Никольского.-2-е изд., перераб. и доп.-Л.; М.: Химия, 1964-. Т.2: Основные свойства неорганических и органических соединений.-1963.-1168с.о

72. Durand P., Farge G., Lambert M. The creation of Fr centers in lithium fluoride between 77 and 600K and their interpretation by recombination model of interstitial-vacancies //J.Phys. Chem.Sol. 1969.V.30, №6.-P.1353-1374.

73. Непомнящих А.И., Раджабов E.A., Егранов A.B. Центры окраски и люминесценция кристаллов LiF. -Новосибирск: Наука, 1984.-112с.

74. Раджабов Е., Центры свечения в кристаллах фтористого лития с примесью Li20 /Люминесцентные приемники и преобразователи рентгеновского излучения. Новосибирск: Наука, -1985.- С. 106-110.

75. Плеханов В.Г., Емельяненко А.В. Люминесценция экситонов и F-центров в кристаллах LiF // Тезисы докладов VIII всесоюзной конференции по физике вакуумного ультрафиолета и его взаимодействию с веществом, ч. 1.-1989.-С.36-37.

76. Головин А.В., Рейтеров В.М., Родный П.А. Собственная люминесценция фторида лития // Тезисы докладов. Люминесценция молекул и кристаллов. Институт физики АН ЭССР, Таллин.-1987.-С.107

77. Ершов Н.Н., Захаров Г.М., Никитинская Т.И., Родный П.А. Люминесценция и центры окраски монокристаллов LiF при рентгеновском возбуждении // Оптика и спектроскопия.-1974.- Т.36.-С.209-211.

78. V. Jain //Rad. Protect. Dosim. 2,3,141 (1982)

79. Егранов A.B., Раджабов Е.А. Спектроскопия кислородных и водородных примесных центров в ЩГК Новосибирск; Наука, 1992.

80. Ueda Y. //J. Phys. Soc. Japan. -1976. -V.41. -P. 1255.

81. Ершов H.H, Захаров Г.М., Никитинская Т.И., Никулин H.M., Рейтеров В.М. Рентгенолюминесценция неактивированных кристаллов фтористого магния //ЖПС. -1978. -Т.26,В.1.-С.162-163.

82. Захаров Н.Г., Никитинская Т.И., Родный П.А. Свойства автолокализованных экситонов в MgF2 // ФТТ.-1982.-Т.24,№4.-С.1249-1251.

83. Эпштейн М.И. Измерения оптического излучения в электронике.-2-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1990.-254с.

84. Гуторов М.М. Основы светотехники и источники света: Учеб. Пособие для вузов.-2-е изд., доп. и перераб.- М.: Энергоатомиздат,• 1983.-384с.

85. Высокоэнергетическая электроника твердого тела. // Под ред. Вайсбурда Д.И. Новосибирск: Наука. -1982. -226с.

86. Фок М.В. Разделение сложных спектров на индивидуальные полосы при помощи обобщенного метода Аленцева.// Тр. ФИАН. -1972. -Т.59. -С.3-24.

87. Эланго М.А. Элементарные неупругие радиационные процессы. -М.:• Наука, 1988.-152с.

88. Dietrich Н.В., Murray R.B. Low temperature luminescence in LiF.- Bull. Amer. Phys. Soc.- 1969.-ser.2,V. 14, № 1.- p. 131.

89. Баранов П.Г. Регистрация ЭПР возбужденных состояний по люминесценции в ионных кристаллах // Изв. АН СССР. Сер.физ.-1981.-Т.45,№2.-С.253-260.

90. Block D., Wasiela А. // Solid State Commun.-1979.-№28.-C.455.

91. Song K.S., Leung C.H., Spaeth J.M. Zero-field splitting of the self-trapped exciton in alkali fluorides and alkaline-earth fluorides.// J. Phys.: Condens. Matter. -1990. -V.2, № 30. -P.6373-6379.

92. Song K.S., Leung C.H. A theoretical study of the 7i-luminescence from self-trapped excitons in alkali halide crystals.// J. Phys.: Condens. Matter. -1989. -V.l, № 44. -P.8425-8435.

93. Chu J.H., Mieher R.L. ENDOR study of a 111. interstitial defect in LiF.// Phys. Rev. -1969. -V.188, № 3. -P.1311-1319.

94. Лущик А.Ч., Васильченко E.A., Галаганов В.Г., Колк Ю.В., Семан В.О., Фрорип А.Г.// Изв. АН ЛатвССР. Сер. физ. и техн.наук.-1990.-№3.-С.33.

95. Корепанов В.И., Лисицын В.М., Сахнова Л.В., Яковлев В.Ю. Оптическое поглощение автолокализованных экситонов в кристалле MgF2// Опт. спектр. 1983. т.53,№.з. С.535-538.

96. Williams R.T. Optically generated lattice defects in alkali halides// Optical Engineering. 1989. V.28. №10. P.1024-1033.

97. Hayes W, Stoneham A.M. Crystals with fluorite structure. Clarendon Press. Oxford, 1974. 448p.

98. Лисицына Л.А., Корепанов В.И., Гречкина T.B. Влияние температуры на процессы радиационного создания первичных дефектов в кристаллах MgF2 // Оптика и спектроскопия. -2003.-Т.95.-№5.-С.797-801.

99. Лисицына Л.А. Сравнительный анализ свойств автолокализованных экситонов и —центров в щелочно-галоидных кристаллах// Изв.вузов. Физика. -1995. -Т.38,№8.-С.115-118.

100. Chen L., Zhou L., Song К. A study of the self-trapped exciton and F centre in MgF2 // J.Phys.: Condens. Matter. -1997.-V.9.-P.6633.

101. Point defects in solids ed. by Crawford J.H., Slifkin L.M. N-Y, 1972. V. 1. 556 p.

102. Parker S., Song K.S., Catlow C.R.A., Stoneham F.V. Geometry and change distribution of H centres in fluorite structure // J.Phys.C.: Solid State Phys.-1981.-V.14.-P.4009-4015.

103. Lisitsyn V.M., Korepanov V.M., Lisitsyna L.A., Yakovlev A.N. Relaxation of primary defects in ionic crystals // Proceedings of 12th International conference on Radiation physics and chemistry of inorganic materials.-Tomsk .- Russia.- 2003.- P.47-52.

104. Лисицына Л.А., Гречкина T.B., Корепанов В.И., Лисицын В.М. Короткоживущие первичные радиационные дефекты в кристалле LiF //ФТТ. -2001.-Т.433.9.-С.1613-1617.

105. ПО.Алукер Э.Д., Гаврилов В.В., Чернов С.А. Процессы генерации и разрушения F центров в кристалле КС1 при импульсном облучении// ФТТ. -1977.-Т.19, В.4.-С.1198.

106. Still Р.В., Pooley D.//Phys. Stat. Solidi.-1969.- V.32.- P. K147.

107. Hirai M.//Sol. Stat. Comm. -1972. -V.10.-P.493.

108. Лисицын B.M., Лисицына Л.А. Фокусированные соударения в кристаллах MgF2. //Изв. Вузов. Физика. -1975. -Т.18,№7. -с.158.

109. Лисицын В.М., Лисицына Л.А., Сигимов В.И. Пространственное разделение компонентов первичных пар радиационных дефектов в ионных кристаллах. //ФТТ,- 1977.-Т.19,В-5.- С.1495-1497.

110. Kantorovich L. Multipole theory of the polarization of solids by point defects. //Phys.Stat.Sol (b). -1987. -V.144.-P.719-726.

111. Лисицын В.М., Корепанов В.И. Энергия образования первичной пары радиационных дефектов в кристалле MgF2 //Известия ВУЗов. Физика.-1977.-№9.-С. 146-147.

112. Лисицын В.М., Яковлев В.Ю., Корепанов В.И. Кинетика разрушения М-центров после импульсного облучения электронами в кристаллах MgF2// ФТТ,-1978.-Т.20,№3 .-С.731 -733.