Вышедшие номера
Механизм возбуждения импульсной катодолюминесценции церия в иттрий-алюминиевом гранате
The Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, 124022200004-5
Соломонов В.И. 1, Лисенков В.В. 1, Спирина А.В. 1, Макарова А.С.1
1Институт электрофизики Уральского отделения РАН, Екатеринбург, Россия
Email: plasma@iep.uran.ru, lisenkov@iep.uran.ru, rasuleva@iep.uran.ru, anniebubnova@mail.ru
Поступила в редакцию: 25 декабря 2024 г.
В окончательной редакции: 25 декабря 2024 г.
Принята к печати: 6 февраля 2025 г.
Выставление онлайн: 20 марта 2025 г.

Исследована импульсная катодолюминесценция иона церия в керамических образцах иттрий-алюминиевого граната с содержанием оксида церия 0.1, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 и 5.0 at.%. Эти образцы облучались в воздухе при комнатной температуре электронным пучком длительностью 2 ns со средней энергией электронов 170 keV и плотностью тока 130 A/cm2, позволяющим моделировать внешнее ионизирующее излучение для сцинтилляторов. Люминесценция наблюдалась на широкой полосе при 570 nm d-f-перехода иона Ce3+ и на широкой полосе при 350 nm, обусловленной рекомбинацией автолокализованного экситона. Центр полосы люминесценции церия сдвигается в длинноволновую область с ростом содержания оксида церия. Обнаружено, что затухание интенсивности полосы церия, измеренное для каждой концентрации на длине волны 570 nm, характеризуется двумя максимумами в наносекундном (tm1~3 ns) и микросекундном (tm2~1.3 μs) интервалах времени. Показано, что первый максимум образуется за счет возбуждения d-уровней Ce3+ вторичными электронами, генерируемыми электронами пучка, и спонтанного излучения с характерным временем taus=100±10 ns. Второй максимум возникает при образовании возбужденного Ce3+ в процессе рекомбинации ионов Ce2+ и Ce4+, созданных электронным пучком. После второго максимума затухание интенсивности полосы описывается гиперболическим законом с характерным временем 30-75 μs в зависимости от содержания ионов церия, причем светосумма этой рекомбинационной люминесценции составляет 60% от общей светосуммы люминесценции полосы. Спад интенсивности полосы при 350 nm носит монотонный характер, и время затухания люминесценции составляет 63.7 ns для образца с содержанием оксида церия 0.1 at.% и порядка 10.5 ns для образцов с содержанием оксида церия 0.5-5 at.%. Ключевые слова: импульсная катодолюминесценция, церий, иттрий-алюминиевый гранат, кинетика, разгорание, затухание, характерные времена.