Вышедшие номера
Влияние одноосного сжатия на люминесценцию автолокализованных экситонов в CsI при 80 K
Бекешев А.З.1, Васильченко Е.А.2, Шункеев К.Ш.1, Эланго А.А.2
1Актюбинский педагогический институт, Актюбинск, Казахстан
2Институт физики Эстонии, ЕЕ Тарту, Эстония
Поступила в редакцию: 18 июля 1996 г.
Выставление онлайн: 20 декабря 1996 г.

Для исследования релаксации возбуждения в щелочно-галоидных кристаллах (ЩГК) мы пользовались ранее [1,2] методом одноосного сжатия, предложенным и развитым в [3]. В напряженной одоосным сжатием кристаллической решетке симметрия понижается, могут изменяться условия миграции и автолокализации возбуждений, а также устойчивость различных конфигураций автолокализованных экситонов (АЛЭ). В данной работе приведены результаты исследования влияния напряжения одноосного сжатия при 80 K на спектры люминесценции кристаллов CsI (выращены в ИФ Эстонии из сырья, прошедшего шестидесятикратную зонную плавку), возбужденных при 80 K глубокопроникающими X-лучами (120 kV, 4 mA) и светом (через монохроматор ВМР-2), соответствующим селективному созданию экситонов (5.85 eV) и электронно-дырочных пар (6.45 eV) [4]. Величина сжатия не превышала 1 Kbar, сжатие равнялось нескольким процентам. Использовались неориентированные кристаллы CsI, что является приближением к реально встречающимся на практике сжатия (закреплениям). Все спектры исправлены. При возбуждении светом с энергией квантов 5.85 eV в спектре люминесценции (кривая 1 на рис. 1) видны две полосы с максимумами около 3.67 и 4.25 eV. Первое свечение --- это хорошо известное [4-10] излучение АЛЭ, связываемое [5,7] с его off-конфигурацией. Второе свечение по положению максимума близко к интенсивному при 4.2 K свечению АЛЭ, имеющему [5,7] on-конфигурацию, которое считается при температуре 80 K практически потушенным, а в дальнейшем разгорается вновь со смещением до 4.1 eV при 300 K [4,7]. Однако в некоторых работах [8,9] и при 80 K в этой области спектра было зарегистрировано свечение (спектры похожи на приведенные в настоящей работе). Такие различия указывают на высокую структурную чувствительность соответствующих центров свечения. При возбуждении светом с энергией квантов 6.45 eV спектр свечения совсем другой (кривая 2 на рис. 1): хорошо выделяются примесные и околодефектные свечения [8-11] (в области 2.0--3.5 eV и около 4.05 eV), интенсивность которых сравнима со свечением off-центров. Вклад свечения 4.25 eV мал. В противоположность этому при возбуждении x-лучами (кривая 1 на рис. 2) интенсивность последнего, наоборот, выше интенсивности свечения off-центров АЛЭ, а примесные свечения практически незаметны. При приложении одноосного сжатия спектры свечения при всех способах возбуждения становятся одинаковыми и состоят преимущественно из одной полосы свечения off-центов АЛЭ (кривые 1', 2' на рис. 1, 2). Одним из результатов данного исследования является то, что одноосное сжатие существенно ослабляет интенсивность примесных свечений, которые в данном кристалле максимально проявились при создании электронно-дырочных пар. При 80 K автолокализованные дырки в CsI уже подвижны [12], и наличие примесных свечений в ненапряженном кристалле является следствием прыжковой миграции дырок к примесям. Тот факт, что передача возбуждения примесям при селективном создании экситонов в CsI при 80 K мала, может быть связан с малым временем жизни экситонов по отношению к их излучательному распаду. Прыжковая миграция экситонов, надежно зарегистрированная ранее для других ЩГК [13], в CsI, возможно, не успевает реализоваться. Для дырок опасность излучательного распада актуальна лишь после захвата электронов, и потому они успевают эффективно переносить возбуждение. Незначительность передачи возбуждения примесям при X-облучении наводит на мысль о том, что в треках высокоэнергетических квантов может быть эффективно рекомбинационное рождение экситонов. В напряженном кристалле CsI миграция дырок, очевидно, затруднена, что приводит к их принудительной автолокализации в местах рождения и к увеличению во много раз свечения off-конфигураций АЛЭ. Усиление этого свечения значительно меньше, если передача возбуждения на примеси и дефекты изначально была мала (как при возбуждении X и 5.85 eV). Интересно сравнить полученные результаты с данными метода гидростатического сжатия [5,14], когда симметрия решетки не понижается, но уменьшается ее постоянная. В противоположность методу одноосного сжатия наблюдается увеличение барьера для автолокализации и усиление передачи на примеси, а также исчезновение (при больших давлениях) свечения АЛЭ 3.67 eV. Последнее и послужило основанием для предположения, что это свечение обусловлено излучательной релаксацией off-центров АЛЭ, которые при гидростатическом сжатии становятся неустойчивыми. Наши данные согласуются с этой гипотезой, так как при одноосном сжатии устойчивость соответствующих центров свечения сохраняется, что и можно ожидать для off-конфигурации АЛЭ. [!tb] [width=]379-1.eps Фотолюминесценция CsI, при 80 K облученного светом с энергией кванта 5.85 ( 1, 1') и 6.45 eV ( 2, 2'). 1, 2 --- до приложения напряжения сжатия, 1', 2' --- в однооснонагруженном при 80 K до 2 % сжатия кристалле. [width=]379-2.eps Рентгенолюминесценция CsI при 80 K: 1 --- до приложения напряжения сжатия, 1' --- в однооснонагруженном при 80 K до 4 % сжатия кристалле. Другим результатом работы является факт уменьшения в десятки раз свечения 4.25 eV при приложении одноосного сжатия. Этот факт интересен потому, что короткое (по [8,9]) свечение в этой области спектра перспективно использовать в сцинтилляторах [7-9]. Уменьшение свечения 4.25 eV согласуется как с возможностью потери устойчивости on-конфигурации АЛЭ, так и с возможной примесной природой этого свечения (тогда оно уменьшается из-за ослабления миграции возбуждений). Если это примесь, то надо объяснить, почему она при 80 K очень слабо возбуждается светом с энергией кванта 6.45 eV, когда другие примеси, наоборот, отчетливо проявлены. Если это свечение АЛЭ в on-центровой конфигурации, то следует объяснить, почему его при 80 K далеко не всегда можно зарегистрировать. Одной из возможных причин расхождения экспериментальных результатов разных авторов может быть наличие неконтролируемых напряжений в кристалле, которые, как видно из результатов данной работы, способны радикально изменить соотношение полос свечения в CsI. В заключение выражаем благодарность академику Ч.Б. Лущику за ценные замечания.
  1. А.З. Бекешев, Е.А. Васильченко, Е.Т. Сармуханов, К.Ш. Шункеев, А.А. Эланго. ФТТ 36, 2, 330 (1994)
  2. К. Шункеев, Е. Васильченко, А. Эланго. ЖПС 62, 3, 156 (1995)
  3. А.А. Каплянский. Опт. и спектр. 41, 602 (1964)
  4. H. Lamatsch, J. Rossel, E. Saurer. Phys. Stat. Sol. 41, 605 (1970); 48, 311 (1971)
  5. T. Tsujimoto, H. Nishimura, M. Nakayama, H. Kirusu, T. Komatsu. J. Lumin. 60--61, 798 (1994)
  6. Л.Е. Нагли, М.Н. Карклинн. ФТТ 31, 13, 160 (1989)
  7. H.Nishimura, M. Sakata, T. Tsujimoto, M. Nakayama. Phys. Rev. B51, 2167 (1995)
  8. A.N. Belsky, A.N. Vasil'ev, V.V. Mikhailin, A.V. Gektin, N.V. Shiran, A.L. Rogalev, E.I. Zinin. Rev. Sci. Instrum. 63, 1, 806 (1992)
  9. M. Abdrakhmanov, S. Chernov, R. Deich, V. Gavrilov. J. Lumin. 54, 197 (1992)
  10. В.В. Гаврилов, А.В. Гектин, Н.В. Ширан, Т.А. Чаркина. ФТТ 31, 5, 961 (1989)
  11. M. Kirm, L. Jonsson, I. Martinson. MAX Lab.-Activity Rep. Lund (Sweden), 160 (1994); 204 (1995)
  12. T. Sidler, J.P. Pellaux, A.Noualhat, M.A. Aegerter. Solid State Commun. 13, 479, 979 (1973)
  13. Ч.Б. Лущик, Е.А. Васильченко, Н.Е. Лущик, Л.А. Пунг. Тр. ИФА АН ЭССР 39, 3 (1972)
  14. А.И. Лайсаар, Г.С. Завт, Я.Я. Кирс, В.С. Щербаков. Тр. ИФ АН ЭССР 63, 177 (1989)

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.