Змінити режим перегляду


АНАЛІЗ
 Властивості об’єктів:

область


  • Із збільшенням змісту сірки край смуги поглинання зрушується в короткохвильову область, оскільки із збільшенням концентрації сірки збільшується оптична ширина забороненої зони. У змішаних кристалах ZnS0,05Se0,95, ZnS0,1Se0,9 з малою концентрацією сірки в області 600-800 нм з'являється перегин, пов'язаний із збільшенням кількості комплексів SSeVZnZni і підвищенням долі донорноакцепторної люмінесценції.
  • У кристалах, легованих Mn і Мо, край поглинання значно зсувається у довгохвильову область до 380 нм. Присутність домішки Ho в спектрах оптичного пропускання проявляється у вигляді вузьких ліній поглинання в областях 362 нм, 450 – 465 нм, 540 – 550 нм. У спектрах поглинання зразків CdWO4 з тривалентними домішками Y, Bi, Sm Ho, Eu, Gd спостерігається широка інтенсивна смуга в області 360 – 800 нм (рис. 3.1), яка характерна для кристалів, отриманих в атмосфері з дефіцитом кисню. Відпал в кисневмісної атмосфері таких кристалів, або подвійне легування, введення одновалентного компенсатора заряду, підвищують пропускання у видимій області спектра (рис 3.1. кр. 2 і 3).
  • Проте до теперішнього часу залишаються до кінця неясними природа дефектності та механізм її впливу на "власну" люмінесценцію кристалічної ґратки CdWО4 в областях Е. 2,5 –2,6 еВ (475 –500нм) іЕ. 1,9 -2 0 еВ (600– 650нм). Ширина спектральної області, що виділяється монохроматором збудження, у граничних випадках не перевищувала 6 нм. Зі збільшенням довжини хвилі збудження в межах 280 – 335 нм смуга випромінювання трохи зміщується в довгохвильову область (lлюм. = 499 нм і lлюм. = 506 нм при lзб. = 290 нм і lзб. = 331 нм, відповідно), форма при цьому змінюється незначно. У спектрах люмінесценції кристалів, які додатково леговані одновалентними (Na+, K+, Rb+, Cs+, Ag+) або двовалентними (Mg2+, Са2+, Sr2+, Ba2+) домішками, основна смуга люмінесценції незначно зсувається в довгохвильову область в межах 5 – 10 нм в залежності від типу і концентрації домішки, при цьому спостерігається посилення довгохвильової асиметрії. Детальне дослідження спектрів випромінювання в температурному діапазоні 4,2 – 450 К показали, що зі зростанням температури «помаранчева» смуга зсувається в короткохвильову область і при кімнатній температурі переходить у довгохвильове плече основного «синьо-зеленого» світіння. При температурах вище 400 К інтенсивність «синьо-зеленої» смуги емісії також зменшується, причому залежність інтенсивності світіння від температури в координатах ln(I0/I–1) від 1/Т в області температур 400 – 500 К є практично лінійною (рис.3.4 ). У разі легування кристалів Мо6+ відбувається заміщення іонів W6+ з утворенням спотворених, у порівнянні з наявними в кристалах молібдату кадмію, молібдатних груп, люмінесценція яких і проявляється у «червоній» області спектра, що узгоджується з результатами роботи.
  • Спектр рентгенолюмінесценції зразків CdWO4 при кімнатній температурі практично не залежить від дефектності і являє собою широку асиметричну смугу з максимумом в області l= 2,5 еВ (495 нм) (рис.3.6 кр.1). Присутність домішок Na, Fe, Pb, Al та ін., а також стехіометричних дефектів призводить до невеликих змін в низькоенергетичний області спектра, що проявляється у збільшенні внеску смуги. У температурної області 80 – 300 К інтегральна інтенсивність рентгенолюмінесценції всіх зразків слабо змінюється. Температурні залежності РЛ істотно розрізняються для власного світіння CdWО4 в областях Е. 2,5 – 2,6 еВ (495 – 475 нм) і Е. 1,9 – 2,0 еВ (650 – 620 нм) (С-і К-області відповідно) (рис.3.9).
  • У спектрах ІКЛ кристалів CdWO4, чистих і легованих, виміряних через 10 нс після початку збудження при 300 К спостерігається вузька смуга з максимумом 380 нм (3,25 еВ) і широкий безструктурний спектр в більш довгохвильовій області аж до 620 нм (2 еВ). Смуга світіння уширена на краю довгохвильовій області. Вид кінетичних кривих загасання ІКЛ в максимумі смуги 480 нм (2,6 еВ) в «чистих» кристалах вольфрамату кадмію і легованих Li і Li+Bi наведено на рис. 3.11 в декількох спектральних областях. Внесок швидкого компонента (до 50 нс) в люмінесценцію кристалів домінує в спектральній області 380 нм (3,2 – 2,7 еВ), в довгохвильовій області його внесок зменшується. У спектральної області ~ 500 нм (2,5 еВ) в люмінесценції присутній тільки повільна складова свічення ?=13 мкс.
  • У спектрах бездомішкових зразків у дослідженій області температур спостерігаються шість-сім піків ТСП і п'ять-шість піків ТСЛ в К-і С-смугах (в областях 2 еВ (620 Нм) і 2,5 еВ (495 нм), відповідно), положення та інтенсивності яких сильно залежать від стехіометричного складу (рис. 3.13). У спектрах бездомішкових зразків з надлишком W частіше проявляються С-піки ТСЛ з максимумами в області 85-90 К, а також піки ТСП і С-піки ТСЛ при 120 – 130 К. Максимум спектра ТСЛ зразка з домішкою Biзміщений в область Е = 2,3 еВ (540 нм). Про це свідчить зазначене вище значне (на два-три порядки) підвищення інтенсивності ТСП і ТСЛ, висвічування в піках ТСЛ одночасно К-і С-смуг (що, як правило, не спостерігається в спектрах номінально чистих зразків), зосередження світлосуми лише в двох температурних областях, відсутність чіткої кореляції з ТСП. Згідно рис. 3.9, на температурної залежності в К-області (у бездомішкових зразках) і в лініях Sm3+ (зразки з Sm) спостерігаються характерні злами в області висвічування найбільш інтенсивних піків ТСЛ. Цей висновок не узгоджується з даними роботи [19], в якій, навпаки, ТСЛ в області 210-240 К пояснювалася рекомбінацією електронів. Можна припустити, що центри ТСЛ в С-області відрізняються за структурою від центрів, що беруть участь в РЛ в цій області. Інтенсивність ТСЛ кристалів вольфрамату кадмію, що леговані літієм, набагато нижче номінально чистого кристала, який вирощений з шихти чистотою 4N. Піки ТСЛ кристала з літієм лежать в області температур нижче 160 К (рис. 3.17).
  • З ростом вмісту домішки Fe інтенсивність стаціонарної рентгенолюмінесценції падає, спектр рентгенолюмінесценції уширяется, максимум його зміщується в короткохвильову область внаслідок зниження вкладу "червоній" смуги люмінесценції. Одночасно знижується інтенсивність ТСЛ зі спектром в області 600 – 700 нм (рис. 3.19).
  • Зареєстрований швидкий компонент світіння, його внесок істотний в спектральній області 380 – 460 нм і не залежить від легуючої добавки. У бездомішкових кристалів з надлишком WО3 частіше проявляються піки ТСЛ (l~ 500 нм) з максимумами в області 85 – 90 К і при 120 – 130 К. При надлишку CdО в кристалі збільшуються піки ТСЛ (l~ 500 нм) при 150 К і зменшуються піки ТСЛ (l ~ 600 нм) при 80 – 90 К. Негативна ТСП частіше проявляється в нелегованих зразках з надлишком WО3.
  • Крім того, модифікація спектрального складу сцинтиляційних відгуків також негативно впливає на світловий вихід, оскільки чутливості ФЕУ, як правило, оптимізована для спектральної області основної смуги випромінювання сцинтилятору.
  • Ці значення при збудженні в області власного світіння АЛЕ (Eex = 4,1 – 4,4 еВ) монотонно зростають із зменшенням х від 28 мкс для ZnWO4 (х = 1) до 35 мкс для Zn0.5Mg0.5WO4 (х = 0,5) і до 39 мкс для MgWO4 (х = 0). Це також підтверджує незначний внесок електронних станів катіонів у формування енергетичних рівнів в області забороненої зони, що було передбачене розрахунками структури зони [49]. Тому ми припускаємо, що в досліджуваних зразках спектри збудження висвічування АЛЕ в основному визначаються рекомбінацією гемінальних e-h пар і можуть бути змодельовані в області енергій від енергії забороненої зони Еg і до енергії порога множення електронних збуджень (11 – 12 еВ). В області 4 – 11 еВ інтенсивність в спектрі збудження вище для MgWO4 в порівнянні з ZnWO4 (див. рис. 4.7, вставка). На вставці - область енергій від краю фундаментального поглинання і до області фотонного множення. Спектр збудження MgWO4 має меншу інтенсивність порівняно з ZnWO4 (рис.4. 7) у цій області енергій. В області вище порога множення електронних збуджень розсіювання гарячих електронів і дірок призводить до утворення додаткової низькоенергетичної електронно-діркової пари, довжина термализации якої буде також менше в твердих розчинах. Це зменшення довжини термализации в Zn0.8Mg0.2WO4 призводить до підвищення інтенсивності в його спектрі збудження в порівнянні з вихідними матеріалами в високоенергетичної ВУФ області і, нарешті, призводить до підвищення світлового виходу для рентгенівського випромінювання.
  • У кристалах ZnWO4 щільність дислокацій була більш високою на зовнішніх областях поверхні, ніж у центрі і варіюється від 103 до 104.
  • Розмір активної області фотоприймача 5.5 мм.

Споріднені вершини: дивитись