ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
на ...) центрами люминесценции, концентрация которых равна N
1
.
Аналогично свободные электроны с вероятностью δ
2
захватываются
(локализуются на..., переходят на ...) примесными центрами, концентрация
которых равна N
2
или с вероятностью β рекомбинируют с дырками,
локализованными на центрах люминесценции с излучением квантов hν
люм
,
которые регистрируются в эксперименте .
В процессе возбуждения кристалла часть неравновесных электронов
локализуется на центрах захвата N
1
(n
2
– концентрация таких электронов). Число
локализованных электронов n
2
называется запасенной светосуммой (S
запасенная
).
При этом, в силу закона сохранения заряда , на центрах люминесценции N
1
локализовано такое же количество дырок n
1
.
После выключения возбуждающего УФ света излучение люминесценции
прекращается. Однако кристалл остается в возбужденном состоянии, так как
неравновесные электроны и дырки локализованы на электронных и дырочных
центрах захвата в виде запасенной светосуммы. Время, в течение которого
кристалл не подвергается внешним воздействиям, называется темновым
интервалом (τ
темн
). В таком состоянии (если е
-
и е
+
локализованы на достаточно
глубоких ловушках) кристалл может находиться долго .
Если во время темнового интервала кристалл осветить ИК излучением с
энергией кванта hν =Δ E
2
, равной энергетической глубине электронной ловушки , то
это излучение будет переводить локализованные электроны в зону проводимости
( переход с параметром ω
2
на рис. 1 б )). Далее эти электроны рекомбинируют с
дырками, локализованными на центрах люминесценции (переход с параметром β),
и в процессе освещения кристалла ИК светом наблюдается кратковременное
свечение люминесценции до тех пор, пока все локализованные электроны
прорекомбинируют с локализованными дырками.
Последовательность процессов: возбуждения кристалла (τ
УФ
), темновой
паузы (τ
темн
) и собственно ФСВЛ (τ
ИК
) в виде зависимостей соответствующих
величин от времени изображена на рис. 2.
В момент времени t=0 на кристалл направляется УФ излучение ,
интенсивность которого постоянна (кривая 1 на рис. 2 а )). Зависимость
интенсивности люминесценции от времени представлена кривой 3 на этом
рисунке . Начиная с времени t=t
ст
, интенсивность люминесценции практически не
изменяется. Это так называемый режим “стационарной люминесценции”.
Интервал 0<t<t
ст
называется “временем разгорания люминесценции”. В течение
этого времени происходит локализация неравновесных электронов и дырок на
соответствующих центрах и образуется S
запасенная
– запасенная светосумма .
Численно ее характеризует заштрихованная площадь над кривой 3.
В момент t=t
1
УФ излучение выключается и начинается “темновая пауза”. В
это время интенсивность люминесценции снижается согласно кривой 4 на рис. 2
б ). Наличие свечения в начале τ
темн
существует благодаря рекомбинации
свободных е
-
и е
+
,оставшихся в зонах c и v после выключения возбуждения.
После “затухания” люминесценции (J
люм
(t
темн
>t
1
)~0) в момент t=t
2
включается ИК
свет, интенсивность которого в процессе измерения ФСВЛ (τ
ФСВЛ
) остается
постоянной (кривая 2 на рис. 2 в)). Интенсивность люминесценции в процессе
3
на ...) це нтр а ми люми не сце нци и , ко нце нтр а ци я ко то р ы х р а вна N1.
А на ло г и чно сво б о дны е эле ктр о ны с ве р о ятно стью δ 2 за хва ты ва ются
(ло ка ли зуются на ..., пе р е хо дят на ...) пр и ме сны ми це нтр а ми , ко нце нтр а ци я
ко то р ы х р а вна N 2 и ли с ве р о ятно стью β р е ко мб и ни р уют с ды р ка ми ,
ло ка ли зо ва нны ми на це нтр а х люми не сце нци и с и злуче ни е м ква нто в hν лю м,
ко то р ы е р е г и стр и р уются в экспе р и ме нте .
В пр о це ссе во зб уж де ни я кр и ста лла ча сть не р а вно ве сны х эле ктр о но в
ло ка ли зуе тся на це нтр а х за хва та N1 (n2 – ко нце нтр а ци я та ки х эле ктр о но в). Ч и сло
ло ка ли зо ва нны х эле ктр о но в n2 на зы ва е тся за па се нно й све то суммо й (Sза па се нна я).
П р и это м, в си лу за ко на со хр а не ни я за р яда , на це нтр а х люми не сце нци и N1
ло ка ли зо ва но та ко е ж е ко ли че ство ды р о к n1.
П о сле вы ключе ни я во зб уж да юще г о У Ф све та и злуче ни е люми не сце нци и
пр е кр а ща е тся. О дна ко кр и ста лл о ста е тся в во зб уж де нно м со сто яни и , та к ка к
не р а вно ве сны е электр о ны и ды р ки ло ка ли зо ва ны на эле ктр о нны х и ды р о чны х
це нтр а х за хва та в ви де за па се нно й све то суммы . В р е мя, в те че ни е ко то р о г о
кр и ста лл не по две р г а е тся вне ш ни м во зде йстви ям, на зы ва е тся те мно вы м
и нте р ва ло м (τте мн). В та ко м со сто яни и (е сли е - и е + ло ка ли зо ва ны на до ста то чно
г луб о ки х ло вуш ка х) кр и ста ллмо ж е тна хо ди ться до лго .
Е сли во вр е мя те мно во г о и нте р ва ла кр и ста лло све ти ть И К и злуче ни е м с
эне р г и е й ква нта hν =Δ E2, р а вно й эне р г е ти че ско й г луб и не эле ктр о нно й ло вуш ки , то
это и злуче ни е б уде тпе р е во ди ть ло ка ли зо ва нны е электр о ны в зо ну пр о во ди мо сти
(пе р е хо д с па р а ме тр о м ω 2 на р и с. 1 б )). Д а ле е эти эле ктр о ны р е ко мб и ни р ую т с
ды р ка ми , ло ка ли зо ва нны ми на це нтр а х люми не сце нци и (пе р е хо д с па р а ме тр о м β ),
и в пр о це ссе о све ще ни я кр и ста лла И К све то м на б люда е тся кр а тко вр е ме нно е
све че ни е люми не сце нци и до те х по р , по ка все ло ка ли зо ва нны е электр о ны
пр о р е ко мб и ни р уютс ло ка ли зо ва нны ми ды р ка ми .
П о сле до ва те льно сть пр о це ссо в: во зб уж де ни я кр и ста лла (τУ Ф ), те мно во й
па узы (τте мн) и со б стве нно ФСВ Л (τИ К) в ви де за ви си мо сте й со о тве тствую щи х
ве ли чи н о твр е ме ни и зо б р а ж е на на р и с. 2.
В мо ме нт вр е ме ни t=0 на кр и ста лл на пр а вляе тся У Ф и злуче ни е ,
и нте нси вно сть ко то р о г о по сто янна (кр и ва я 1 на р и с. 2 а )). За ви си мо сть
и нте нси вно сти люми не сце нци и о т вр е ме ни пр е дста вле на кр и во й 3 на это м
р и сунке . На чи на я с вр е ме ни t=tст , и нте нси вно стьлюми не сце нци и пр а кти че ски не
и зме няе тся. Это та к на зы ва е мы й р е ж и м “ ста ци о на р но й лю ми не сце нци и ”.
И нте р ва л0t1)~0) в мо ме нтt=t2 вклю ча е тся И К
све т, и нте нси вно сть ко то р о г о в пр о це ссе и зме р е ни я ФСВ Л (τФСВ Л) о ста е тся
по сто янно й (кр и ва я 2 на р и с. 2 в)). И нте нси вно сть люми не сце нци и в пр о це ссе
