Издателям
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.
  • А.З. Бекешев, Е.А. Васильченко, Е.Т. Сармуханов, К.Ш. Шункеев, А.А. Эланго. ФТТ 36, 2, 330 (1994)
  • К. Шункеев, Е. Васильченко, А. Эланго. ЖПС 62, 3, 156 (1995)
  • А.А. Каплянский. Опт. и спектр. 41, 602 (1964)
  • H. Lamatsch, J. Rossel, E. Saurer. Phys. Stat. Sol. 41, 605 (1970); 48, 311 (1971)
  • T. Tsujimoto, H. Nishimura, M. Nakayama, H. Kirusu, T. Komatsu. J. Lumin. 60--61, 798 (1994)
  • Л.Е. Нагли, М.Н. Карклинн. ФТТ 31, 13, 160 (1989)
  • H.Nishimura, M. Sakata, T. Tsujimoto, M. Nakayama. Phys. Rev. B51, 2167 (1995)
  • 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)
  • M. Abdrakhmanov, S. Chernov, R. Deich, V. Gavrilov. J. Lumin. 54, 197 (1992)
  • В.В. Гаврилов, А.В. Гектин, Н.В. Ширан, Т.А. Чаркина. ФТТ 31, 5, 961 (1989)
  • M. Kirm, L. Jonsson, I. Martinson. MAX Lab.-Activity Rep. Lund (Sweden), 160 (1994); 204 (1995)
  • T. Sidler, J.P. Pellaux, A.Noualhat, M.A. Aegerter. Solid State Commun. 13, 479, 979 (1973)
  • Ч.Б. Лущик, Е.А. Васильченко, Н.Е. Лущик, Л.А. Пунг. Тр. ИФА АН ЭССР 39, 3 (1972)
  • 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.