Фотостимулированная вспышка люминесценции. Клюев В.Г. - 6 стр.

UptoLike

Составители: 

6
В данной модели она равна
J
люм
=
dt
dn
1
(11)
В системе (5) неизвестными величинами являются функции n
1
(t), n
2
(t), N
-
(t).
Будем решать систему (5), вводя следующие упрощающие предположения.
1. Так как время жизни свободных электронов << времени жизни
локализованных, то закон сохранения заряда будет иметь вид: n
1
= n
2
= n (12)
2. Дифференцируя (12) и подставляя в систему (5), получим:
N
-
=
β
ω
2
(13)
Видно , что в этом случае оба первых уравнения системы (5) становятся
одинаковыми:
n
dt
dn
dt
dn
dt
dn
2
21
ω=== (14)
Интегрируя (14) с начальными условиями: t=0
n=n
0
, где n
0
= S
запасенная
начальная
концентрация локализованных электронов, получим:
n = n
0
exp(- ω
2ИК
t) (15)
Так как при измерении ФСВЛ U=0 > ω
2УФ
=0 и, как правило , вспышка
люминесценции исследуется для глубоких ловушек, для которых ΔЕ
2
>>kT, что
означает ω
2Т
=0, то в (15) вместо ω
2
стоит ω
2ИК
. Согласно (11)
J
люм
= n
0
ω
2ИК
exp(- ω
2ИК
t) = J
0
exp(-ω
2ИК
t) (16)
J
люм
Начальная интенсивность ФСВЛ равна
J
0
J
0
= n
0
ω
2ИК
= n
0
σ
ИК
I (17)
Полная высвеченная светосумма равна
площади под кривой на рис. 3 и задается
выражением:
S =
ω−ω
0
ИК2ИК20
)texp(n = n
0
(18)
t Сравнивая выражения (17) и (18), можно
Рис. 3. Зависимость J
люм
(t) согла - заметить, что частное величин J
0
и S,
сно (16). равное
I
n
In
S
J
K
ИК
0
ИК00
k
σ=
σ
== , (19)
не зависит от начального заполнения ловушек и при I=const зависит только от σ
ИК
,
т.е . величина К
k
=σ
ИК
I характеризует эффективное сечение захвата ИК квантов
центрами локализации электронов.
Экспериментальные зависимости параметров ФСВЛ
На экспериментальной установке , которая управляется компьютером и
находится в лаборатории 132, измеряется зависимость J
люм
(t) во время
                                                     6
                                                                                dn1
          В да нно й мо де ли о на р а вна                           Jлю м= –                       (11)
                                                                                 dt
        В си сте ме (5) не и зве стны ми ве ли чи на ми являются ф ункци и n1(t), n2(t), N -(t).
        Буде м р е ш а ть си сте му (5), вво дя следующи е упр о ща ющи е пр е дпо ло ж е ни я.
1. Т а к ка к вр е мя ж и зни сво б о дны х электр о но в << вр е ме ни ж и зни
ло ка ли зо ва нны х, то за ко н со хр а не ни я за р яда б уде ти ме тьви д: n1 = n2 = n (12)
2. Д и ф ф е р е нци р уя (12) и по дста вляя в си сте му (5), по лучи м:
                         ω2
                   N-=                                                                              (13)
                         β
        В и дно , что в это м случа е о б а пе р вы х ур а вне ни я си сте мы (5) ста но вятся
о ди на ко вы ми :
             dn1 dn 2 dn
                 =    =    = −ω2 n                                                                  (14)
              dt   dt   dt
        И нте г р и р уя (14) с на ча льны ми усло ви ями : t=0
                                                          n=n0 , г де n0 = Sза па се нна я – на ча льна я
ко нце нтр а ци я ло ка ли зо ва нны х эле ктр о но в, по лучи м:
                   n = n0exp(- ω 2И Кt)                                                             (15)
        Т а к ка к пр и и зме р е ни и ФСВ Л U=0 ═ > ω 2У Ф =0 и , ка к пр а ви ло , вспы ш ка
люми не сце нци и и сследуе тся для г луб о ки х ло вуш е к, для ко то р ы х Δ Е 2>>kT, что
о зна ча е тω 2Т =0, то в (15) вме сто ω 2 сто и тω 2И К. Со г ласно (11)
           Jлюм = n0 ω 2И Кexp(- ω 2И Кt) = J0exp(-ω 2И Кt)                                         (16)

          Jлюм                                       На ча льна я и нте нси вно стьФСВ Л р а вна
     J0                                              J0 = n0 ω 2И К = n0 σ И КI                   (17)
                                                     П о лна я вы све че нна я све то сумма р а вна
                                                     пло ща ди по д кр и во й на р и с. 3 и за да е тся
                                                     вы р а ж е ни е м:
                                                           ∞
                                                     S = ∫ n 0ω2 И К exp(−ω2 И К t ) = n0           (18)
                                                           0
                                              t       Ср а вни ва я вы р а ж е ни я (17) и (18), мо ж но
          Р и с. 3. За ви си мо стьJлюм (t) со г ла - за ме ти ть, что ча стно е ве ли чи н J0 и S,
          сно (16).                                   р а вно е
                  J 0 n 0σ И К I
          Kk =       =           = σИ КI ,                                                          (19)
                  S      n0
не за ви си то тна ча льно г о за по лне ни я ло вуш е к и пр и I=const за ви си тто лько о тσ И К,
т.е . ве ли чи на Кk=σ И КI ха р а кте р и зуе т эф ф е кти вно е се че ни е за хва та И К ква нто в
це нтр а ми ло ка ли за ци и электр о но в.

          Эк сп ери м ентал ьны е зави си м ости п арам етров Ф СВ Л

       На экспе р и ме нта льно й уста но вке , ко то р а я упр а вляе тся ко мпьюте р о м и
на хо ди тся в лаб о р а то р и и 132, и зме р яе тся за ви си мо сть Jлю м (t) во вр е мя