Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634620)
Контекстум
.

Люминесцентные методы исследования оптических свойств примесных центров кристалов: фотостимулированная вспышка люминесценции (220,00 руб.)

0   0
АвторыОвчинников Олег Владимирович, Смирнов Михаил Сергеевич, Латышев Анатолий Николаевич
ИздательствоИздательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета
Страниц66
ID226797
АннотацияПособие подготовлено на кафедре оптики и спектроскопии физического факультета Воронежского государственного университета.
Кому рекомендованоРекомендуется для студентов магистратуры первого года обучения.
Люминесцентные методы исследования оптических свойств примесных центров кристалов: фотостимулированная вспышка люминесценции / О.В. Овчинников, М.С. Смирнов, А.Н. Латышев .— Воронеж : Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета, 2011 .— 66 с. — 65 с. — URL: https://rucont.ru/efd/226797 (дата обращения: 20.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРИМЕСНЫХ ЦЕНТРОВ КРИСТАЛЛОВ: ФОТОСТИМУЛИРОВАННАЯ ВСПЫШКА ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ Учебно-методическое пособие для вузов Составители: <...> Фотостимулированная вспышка люминесценции, как высокочувствительный метод исследования оптических свойств материалов с наноструктурированной поверхностью ..................... 9 <...> Механизм уменьшения запасённых светосумм в кристаллах c наноструктурированной поверхностью ....................... 49 <...> В отличие от случая ансамблей изолированных в различных матрицах кластеров и наночастиц, для адсорбированных центров принципиальное значение приобретают вопросы физики локализованных состояний гетерогенных систем типа «адсорбированный кластер – кристалл» и механизмов формирования, обмена и распада электронных возбуждений в них. <...> Для еще более интересных объектов – квантовых точек (QDs) экспериментальных исследований локализованных состояний различной природы также еще крайне мало [14–17]. <...> Определенную перспективу в исследованиях подобного рода имеет плазмонное возбуждение люминесценции наноструктур, в том числе адсорбированных на поверхности ионно-ковалентных кристаллов [34, 35]. <...> Исследования стационарной фотопроводимости, в том числе сенсибилизированной и ее спектрального распределения позволяют получать данные о свойствах примесных центров локализации заряда, скорости поверхностной и объемной рекомбинации и т.д. <...> Путем создания и распада фотоэлектретных состояний удается исследовать спектры глубоких электронных ловушек в ионно– ковалентных кристаллах, в том числе, галогенидах серебра, уровни которых лежат значительно ниже квазиуровня Ферми. <...> Однако фотоэлектрические методы, наряду с их безусловными достоинствами, необходимыми <...>
Люминесцентные_методы_исследования_оптических_свойств_примесных_центров_кристалов_фотостимулированная_вспышка_люминесценции_.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРИМЕСНЫХ ЦЕНТРОВ КРИСТАЛЛОВ: ФОТОСТИМУЛИРОВАННАЯ ВСПЫШКА ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ Учебно-методическое пособие для вузов Составители: О.В. Овчинников, М.С. Смирнов, А.Н. Латышев Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета 2011
Стр.1
СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ................................................................................................. 4 1 Теоретическая часть ............................................................................... 9 1.1. Фотостимулированная вспышка люминесценции, как высокочувствительный метод исследования оптических свойств материалов с наноструктурированной поверхностью..................... 9 1.1.1. Основные признаки рекомбинационного свечения кристаллофосфора.................................................................................... 10 1.1.2 Кинетика фотостимулированной вспышки люминесценции ................................................................................ 14 1.2. Элементарная теория поглощения света электроном в локализованном состоянии .......................................................................... 21 1.3 Экспериментальная аппаратура для исследования люминесцентных свойств кристаллов с наноструктурированной поверхностью ................................................................................................... 29 1.4 Особенности применения метода фотостимулированной вспышки люминесценции для исследования оптических свойств адсорбированных на поверхности ионно-ковалентных кристаллов кластеров........................................................................................................... 44 1.4.1 Разрешающая способность метода фотостимулированной вспышки люминесценции ............................... 45 1.4.2. О выборе условий измерения параметров фотостимулированной вспышки люминесценции ............................... 48 1.4.3. Механизм уменьшения запасённых светосумм в кристаллах c наноструктурированной поверхностью....................... 49 1.4.4. Основные пути исследования механизмов фотолюминесценции кристаллофосфоров ............................................ 51 2 Экспериментальные задания................................................................ 59 Контрольные вопросы.............................................................................. 60 Список цитированой литературы ........................................................... 60 3
Стр.3
центным методам. Путем создания и распада фотоэлектретных состояний удается исследовать спектры глубоких электронных ловушек в ионно– ковалентных кристаллах, в том числе, галогенидах серебра, уровни которых лежат значительно ниже квазиуровня Ферми. Однако фотоэлектрические методы, наряду с их безусловными достоинствами, необходимыми при решении целого ряда специфических задач фотофизики и фотохимии ионно-ковалентных кристаллов с наноструктурированной поверхностью, вследствие своей недостаточной чувствительности, имеют ограниченные возможности в исследованиях свойств низких концентраций адсорбированных на их поверхности атомов и кластеров. Заметим, что требование к высокой концентрационной чувствительности метода еще более усиливается в связи с тем, что реальная поверхность кристалла, взаимодействуя с воздухом, может быть покрыта довольно высоким количеством окисных соединений, а концентрация адсорбционноспособных мест поверхности снижена. Люминесцентные методы исследования отличает высокая концентрационная чувствительность и информативность. Одной из наиболее простых и распространенных методик люминесцентной спектроскопии являются спектры фотолюминесценции (СФЛ). Этот метод при условии знания механизма свечения позволяет получать информацию о параметрах центров люминесценции. Вместе с тем фотофизические процессы с участием локализованных состояний, возникающих при наноструктурировании поверхности кристаллов и центров излучательной рекомбинации часто рассматривают как альтернативные [3, 5, 7, 8]. Возникающие под действием актиничного излучения (в том числе используемого при измерениях) электронные возбуждения кристаллов распадаются как излучательно, так и безызлучательно. Безызлучательная рекомбинация является одним из путей фотостимулированного формирования новых дефектов кристалла, в результате его фотолиза [3, 5, 40], а также перестройки уже имеющихся, за счет, например, фотостимулированной диффузии и агрегации в энергетически выгодных местах кристалла. Значительная доля таких фотопроцессов локализована на поверхности кристалла или вблизи нее. При этом известно, что дефекты, участвующие в них представлены в виде адсорбированных атомов, малоатомных кластеров, наноструктур различной природы и строения [2, 11, 12]. Но исследование их оптических свойств требует искусственного создания условий для образования преимущественно центров одного типа в необходимой концентрации. Если дефекты, сформированные в результате синтеза, легирования объема и адсорбции примеси, а также под действием оптического излучения в результате фотохимических реакций, непосредственно являются центрами люминесценции, то извлекаемая из ее спектров информация может 6
Стр.6
быть использована для получения данных об их оптических и спектральных свойствах. При этом требуется однозначное установление механизмов и природы центров свечения. Но чаще всего уровни поверхностных примесных центров выступают в роли ловушек неравновесных носителей заряда и центров их безызлучательной рекомбинации [5, 7, 11, 12]. Для люминесцирующих кристаллов очень перспективными являются методики стимулированной люминесценции [41–53], и особенно высокочувствительный метод, основанный на измерении фотостимулированной вспышки люминесценции (ФСВЛ), регистрируемой после затухания стационарного свечения [11, 12, 54]. Его концентрационная чувствительность уникальна и позволяет исследовать свойства отдельных адатомов и кластеров, а также механизмы фотопроцессов с их участием. Ниже рассматривается его описание, возможности и особенности применения для решения основных задач данной работы. Поэтому заранее неизвестно, могут ли поверхностные центры выступать одновременно в роли центров излучательной рекомбинации. Чаще всего центрами люминесценции выступают объемные дефекты, например, примесные атомы, анионные и катионные вакансии, сложные комплексы на их основе и т.п. Это означает, что всегда существует вероятность того, что исследуются центры, которые проявляют себя в спектрах люминесценции и которых много больше по сравнению с объемными, тогда как адсорбированные атомы и кластеры влияют на СФЛ косвенно [11, 12]. В то же время методы стимулированной люминесценции лишены этого недостатка. Метод термостимулированной люминесценции (ТСЛ) является очень чувствительным способом получения информации о параметрах достаточно мелких ловушек [5, 7, 43, 44]. В процессе нагрева возбужденного кристалла происходит опустошение заполненных уровней и излучательной рекомбинации с ионизованными центрами свечения. С помощью ТСЛ получено большое количество интересных результатов. Вместе с тем при помощи термовысвечивания нельзя исследовать глубокие ловушки, максимум которых лежит в области температурного тушения люминесценции. Кроме того, для надежного определения энергетических глубин ловушек необходимо, чтобы они сильно различались между собой. В противном случае пики термовысвечивания перекрываются, и глубина соответствующих ловушек определяется очень грубо. Метод ТСЛ оказывается абсолютно неподходящим для исследования параметров термически неустойчивых центров и центров большой глубины. Практически в одно и то же время рядом авторов [41, 42, 45–53] использовалось действие ИК-света на возбужденный кристалл. Метод ФСВЛ избавлен от недостатков, имеющихся в случае ТСЛ. При наличии хорошей регистрирующей аппаратуры с помощью ФСВЛ возможно регистрировать сигналы от единичных глубоких примесных состояний [54]. Этим методом был обнаружен широкий спектр глубоких уровней локализации электронов 7
Стр.7
и дырок в различных кристаллах, за которые ответственны дефекты, прежде всего, поверхностной природы [11, 12, 54–56]. Рассмотрим метод ФСВЛ более подробно. При этом основное внимание будет обращено на физические основы механизмов рекомбинации и примесного поглощения света, определяющих эффект ФСВЛ в кристаллофосфорах. Изложение приводится с учетом обязательного использования студентами и магистрантами фундаментальных трудов в этой области, ccылки на которые приведены в конце текста учебно-методического пособия. 8
Стр.8

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически
.
.