Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка и исследование новых кристаллических, аморфных и наноструктурированных материалов для сцинтилляционных и люминесцентных преобразователей, сенсоров и других применений»



бет54/62
Дата26.06.2018
өлшемі4,61 Mb.
#45074
түріОтчет
1   ...   50   51   52   53   54   55   56   57   ...   62

Люминесценция молибдатов


Люминесценция молибдатов со структурным типом шеелита. В спектрах люминесценции молибдатов обычно наблюдается одна или несколько полос свечения в области видимого света. В работе [98] сделано предположение, что для молибдатов со структурным типом шеелита, в отличии от вольфраматов, наблюдается лишь одна полоса люминесценции в «зеленой» области спектра (рис. 4.5). Впоследствии неоднократно было показано, что как для молибдатов, также и для вольфраматов характерны две перекрывающиеся широкие полосы свечения. Коротковолновая полоса возбуждается в области фундаментального поглощения, тогда как длинноволновая – на краю области фундаментального поглощения [99]. Тем не менее, разрешить две полосы люминесценции удалось лишь в работе [100], обычно наблюдают широкую асимметричную неэлементарную полосу люминесценции.

Установлено, что собственная люминесценция кристаллов со структурой шеелита - это люминесценция регулярного MoO42- комплекса [98-101]. Большая ширина полос, отсутствие структуры, большой стоксов сдвиг свидетельствуют о сильном электронно-колебательном взаимодействии, а также о возможности проявления автолокализованного экситона в молибдатах [98]. Это предположение подтверждается в работе [99]. Показано, что возбуждение CaMoO4 наиболее эффективно в области 4 – 8 эВ, где может создаваться взаимосвязанная электрон-дырочная пара (экситон). При этом валентные О 2р электроны переходят на пустой 4d Mo уровень с переносом заряда и с последующий рекомбинацией, что в результате приводит к характерному собственному излучению анионного комплекса.

По природе длинноволновой полосы до сих пор не сложилось определенной точки зрения. В работе [100] для CaMoO4 было показано, что соотношение коротковолновой (голубой) и длинноволновой (зеленой) люминесценции не изменяется под действием восстановительного отжига и при облучении электронами с энергиями 6 МэВ. Был сделан вывод, что люминесценция и в голубой и в зеленой областях спектра связана не с дефектными структурами, а со структурными единицами регулярной решетки. В работе [99] сложный характер полос люминесценции объясняется по аналогии с вольфраматами и низкоэнергетическая полоса люминесценции отнесена к дефектному излучению. Также известно, что данная люминесценция приписывалась оптическим переходам с участием вакансионных F и F+ - центров [102, 103].

Температурная зависимость интенсивности люминесценции и кинеткики затухания люминесценции молибдатов кальция и стронция. Температурная зависимость интенсивности люминесценции в CaMoO4 типична для собственной люминесценции молибдатов [104]. В работе [105] температурная зависимость интенсивности люминесценции измерялась в диапазоне 8-300 К (рис. 4.5). При росте температуры от 8 до 100 К наблюдается постоянный световыход, при более высоких температурах интенсивность люминесценции начинает резко уменьшаться. Температура тушения, при которой интенсивность свечения уменьшается в два раза, составила 250 К. Из аппроксимации температурного тушения формулой Мотта была получена энергия активации центра свечения Е0 = 112±5 мэВ.

Температурная зависимость интенсивности люминесценции CaMoO4 также исследовалась в работе [106]. В температурном диапазоне от 150 до 300 К также наблюдалось тушение люминесценции. Однако в отличие от результатов вышеуказанной работы, при понижении температуры от 150 до 80 К было зарегистрировано некоторое уменьшение интенсивности (рис. 4.6). Возможной причиной уменьшения интенсивности является то, что возбуждение люминесценции в последнем случае производилось высокоэнергетическими квантами рентгеновского излучения.



Рисунок 4.5 – Спектр люминесценции молибдата кальция, измеренный при возбуждении 7.7 эВ при температуре 8 К. Во вставке показана зависимость интенсивности люминесценции от температуры и ее аппроксимация формулой Мотта.



Рисунок 4.6 – Температурная зависимость интенсивности люминесценции CaMoO4.

В работах [106, 107] рассмотрены сцинтилляционные характеристики молибдатов кальция и стронция. Эти кристаллы устойчивы к рентгеновскому излучению. Действительно, для них не наблюдалась термостимулированная люминесценции после воздействия рентгеновским излучением на протяжении 10 минут (доза 1,0 Gy). Результаты по сцинтилляционному выходу для молибдата кальция отличаются в пять раз в работах [106] и [107]. Кинетика затухания - моноэкспоненциальная для SrMoO4 (τ = 1,33 ± 0,01 мкс) для двух порядков величин. У CaMoO4 наблюдается слабая быстрая компонента τ = 4 нс и главная медленная компонента τ2= 16,6 ± 0,1 мкс. В рамках экситонной модели, компоненты быстрого и медленного излучения отнесены к синглет - синглетному и триплет - синглетному переходам на (MoO4)2- оксианионах [106].

Однако в работе [107] показано, что кинетика затухания CaMoO4 моноэкспоненциальна и состваляет около 17 мкс. При этом кинетика затухания зависит от характера возбуждения и отличается в пределах 2 мкс при альфа и гамма возбуждении. При охлаждении время затухания люминесценции CaMoO4 резко увеличивается при T < 200 К. Световыход также растет с охлаждением (рис. 4.7).



Рисунок 4.7 – Зависимость времени затухания (сплошная линия) и интенсивности люминесценции (прерывистая линия) от температуры для молибдата кальция.



Кинетика затухания люминесценции, а также спектры время-разрешенной люминесценции молибдата кальция более подробно исследовались в работе [105]. На рис. 4.8 представлены отклики люминесценции на единичный импульс возбуждающего излучения при пяти разных температурах. Видно, что с уменьшением температуры время затухания люминесценции увеличивается от нескольких десятков микросекунд при комнатной температуре до 1500 мкс при температуре 8 К. Во всех случаях кривая затухания люминесценции описывается суммой трех экспонент. Численные значения постоянных затухания в зависимости от температуры приведены во вставке на рис. 4.8.

Рисунок 4.8 – Кинетика затухания люминесценции молибдата кальция, измеренная под возбуждением 4.66 эВ. Температура 8 К (1), 100 К (2), 200 К(3), 250 К (4) и 300 К (5). Во вставке показана температурная зависимость временных констант медленной , средней и быстрой люминесценции.



При повышении температуры наблюдается увеличение интенсивности всех компонент люминесценции, особенно заметно это увеличение для медленной компоненты люминесценции – от 8 до 300 К ее вклад увеличивается в 10 раз. Такая довольно необычная особенность кинетики затухания люминесценции, по мнению авторов, указывает на то, что населенность излучающих уровней CaMoO4 зависит от температуры.


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   50   51   52   53   54   55   56   57   ...   62




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет