Спектрально-люминесцентные свойства кристаллов оксогалогенидов висмута
Создание индивидуального дозиметра и понимание физических процессов, протекающих при взаимодействии ионизирующей радиации с твердыми телами, особенно имеющих сложное кристаллическое строение. Исследование оптических свойств кристаллов оксохлоридов.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 26.06.2018 |
Размер файла | 173,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Спектрально-люминесцентные свойства кристаллов оксогалогенидов висмута
Ибраева А.Д.
Кукетаев Т.А.
Аннотации
В работе представлено исследование спектрально-люминесцентных свойств кристаллов оксогалогенидов висмута. Полученные результаты позволяют связать длинноволновую полосу свечения с собственным свечением кристаллической основы, а коротковолновую - с неконтролируемой примесью.
Ключевые слова: висмут, оксохлорид, оксобромид, спектр, ртутеподобный ион.
Ibrayeva A.D.1, Kuketaev T.A.2
1Master student, 2D.Sc., professor, Karaganda State University named after academician E,A. Buketov, Karaganda, Kazakhstan
SPECTRAL AND LUMINESCENT PROPERTIES OF CRYSTALS OF BISMUTH OXOHALIDES
Abstract
In this paper there is presented research of spectral and luminescent properties of crystals of bismuth oxohalides. The obtained results allow us to connect the long -wavelength emission bands with its own luminescence of crystal base, and short-wavelength one - with uncontrolled impurity.
Keywords: bismuth, oxychloride, oxybromide, spectrum, mercury-like ions.
Актуальность
Вопросы экологической безопасности населения являются приоритетным направлением деятельности правительств многих стран, в том числе и Казахстана [1]. Развитие атомной энергетики, химического и других производств требует создания системы индивидуального дозиметрического контроля. В настоящее время в Казахстане нет центра по выпуску индивидуальных дозиметров и, следовательно, технического и метрологического обеспечения для массовой работы с населением.
Создание индивидуального дозиметра предполагает понимание физических процессов, протекающих при взаимодействии ионизирующей радиации с твердыми телами, особенно имеющих сложное кристаллическое строение или, в случае твердых растворов, представляющих гетерогенные структуры. Всесторонне не изучены оптические свойства таких тел. В настоящее время работы в этом направлении еще далеки от своего завершения. дозиметр радиация ионизирующий
Целью данной работы является исследование оптических свойств кристаллов оксохлоридов и оксобромидов висмута.
Материалы и методы исследования
Рост из газообразной фазы применяется в основном для выращивания тонких эпитаксиальных пленок, используемых в технологии полупроводниковых приборов, и для получения небольших монокристаллов тугоплавких материалов, а также полупроводниковых соединений, которые плавятся с разложением [2]. Выращивание монокристаллов оксогалогенидов сурьмы проводилось сублимацией-конденсацией в замкнутых вакуумированных кварцевых ампулах, помещенных либо в горизонтальную трубчатую печь сопротивления, либо в печь с вертикальным градиентом температур. В качестве датчика температуры использовались платина-платинородиевые термопары. Температура зоны испарения составляла от 500 до 5500С для оксохлоридов и от 5200до 5800С - для оксобромидов сурьмы. Разница температур между зонами сублимации и роста составляли (20-25)0С. Время роста достигало 5-6 суток.
Для спектрально-люминесцентных исследований использовалась измерительная система на базе многоканального анализатора АИ-4096-90. Для регистрации оптического излучения малой интенсивности использовались фотоэлектронные умножители (ФЭУ) в режиме счета фотонов.
Результаты и обсуждение
При измерении спектров пропускания монокристаллов оксогалогенидов висмута в направлении перпендикулярном слоям возникает большое число пиков, связанных с возникновением интерференционной картины при отражении света от слоев. В связи с этим спектры поглощения измерялись как на очень тонких слоях, так и по спектрам отражения порошкообразных образцов относительно окиси магния и их пересчетом по методу Кубелки-Мунка. На рисунке 1 получены таким методом спектры поглощения и . В области 3.0-6.0 эВ в обоих случаях наблюдается три полосы поглощения, форма которых (особенно в случае ) явно неэлементарна. Интенсивная полоса поглощения при 4.0 эВ в имеет дублетную структуру, в случае расщепление менее выражено. При возбуждении в области фундаментального поглощения возникает фотолюминесценция, спектры которой для и , приведены на рисунке 2. Спектр люминесценции неэлементарен и состоит, из двух полос излучения. Коротковолновая полоса с максимумом 3,1 эВ при повышении температуры до 300-400 К не исчезает, в то время, как полоса 2,4 эВ затухает уже при температурах 200-220К. Спектр возбуждения полосы 2,4 эВ имеет явно выраженный максимум при 3,75 эВ. Коротковолновая полоса возбуждается в области 5 эВ.
Рис. 1 - Спектры поглощения (а) и (б) при Т = 300 К.
Рис. 2 - Спектр излучения при Т = 200 К (___) и Т = 300 К (- - -) (а) и спектр возбуждения при Т = 200 К (___) и Т = 300 К (- - -) (б)
Рис. 3 - Спектр излучения (1) и возбуждения (2) при Т = 80 К
Спектр люминесценции и спектр возбуждения свечения при Т = 80 К приведен на рисунке 3. В этом случае наблюдается одна элементарная полоса люминесценции с максимумом при 2,2 эВ, которая эффективно возбуждается при 3,60 эВ.
Наличие в спектрах возбуждения и люминесценции коротковолновой полосы сильно зависит от степени чистоты оксида висмута, используемого при синтезе оксогалогенидов [3]. В специально очищенных образцах при низкой температуре наблюдается только длинноволновая полоса с максимумом 2,4 эВ. Это позволяет связать коротковолновую полосу свечения с неконтролируемой примесью, а длинноволновую - с собственным свечением кристаллической основы. Аналогичная ситуация возникает и в спектрах люминесценции сложных структур .
Ионы имеют электронную конфигурацию атома ртути с -конфигурацией основного состояния и относятся, таким образом. к ртутеподобным ионам [4]. Основой для интерпретации оптических полос поглощения служит идея Зейтца о соответствии полос поглощения электронным переходам в свободном ионе.
Оксогалогениды висмута имеют тетрагональную симметрию. Спектр поглощения должен состоять из трех групп полос, соответствующих электронным переходам . Именно такая ситуация и наблюдается в наших экспериментах. Расщепление уровней состояния в кристаллическом поле дает экспериментально наблюдаемый дублет в спектре длинноволнового поглощения.
Литература
1. Рекомбинационная люминесценция сульфата калия, активированного нитратом европия. Т.А. К?кетай, А.Д. Ибраева// Сборник материалов XII международной научной конференция "Физика твердого тела", II-съезд физико-технического общества Республики Казахстан
2. И.А. Случинская, Основы материаловедения и технологии полупроводников, Москва, 2002
3. М.Н. Новокрещенова, Ю.М. Юхин, Б.Б. Бохонов Синтез оксохлорида висмута (III) высокой чистоты // Химия в интересах устойчивого развития №13, 2005, С.563-569
4. В.М. Юров, Т.А. Кукетаев Спектроскопия ртутеподобных ионов в галогенидах аммония // Вестник КарГУ:Сер. Физика. - 2005. - №4(40). - С.21-29
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Кристаллическое и аморфное состояния твердых тел, причины точечных и линейных дефектов. Зарождение и рост кристаллов. Искусственное получение драгоценных камней, твердые растворы и жидкие кристаллы. Оптические свойства холестерических жидких кристаллов.
реферат [1,1 M], добавлен 26.04.2010Основные свойства полупроводников. Строение кристаллов. Представления электронной теории кристаллов. Статистика электронов в полупроводниках. Теория явлений переноса. Гальваномагнитные и термомагнитные явления. Оптический свойства полупроводников.
книга [3,8 M], добавлен 21.02.2009Понятие и основные этапы кристаллизации как процесса фазового перехода вещества из жидкого состояния в твердое кристаллическое с образованием кристаллов. Физическое обоснование данного процесса в природе. Типы кристаллов и принципы их выращивания.
презентация [464,0 K], добавлен 18.04.2015Физика твердого тела – один из столпов, на которых покоится современное технологическое общество. Физическое строение твердых тел. Симметрия и классификация кристаллов. Особенности деформации и напряжения. Дефекты кристаллов, способы повышения прочности.
презентация [967,2 K], добавлен 12.02.2010Физико-химические и механические свойства кристаллов частично стабилизированного диоксида циркония. Конструкционное и триботехническое назначение кристаллов ЧСЦ; технология производства, основное и вспомогательное оборудование, приспособления и материалы.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 16.12.2012Рассмотрение истории открытия и направлений применения жидких кристаллов; их классификация на смектические, нематические и холестерические. Изучение оптических, диамагнитных, диэлектрических и акустооптических свойств жидкокристаллических веществ.
курсовая работа [968,9 K], добавлен 18.06.2012История развития представления о жидких кристаллах. Жидкие кристаллы, их виды и основные свойства. Оптическая активность жидких кристаллов и их структурные свойства. Эффект Фредерикса. Физический принцип действия устройств на ЖК. Оптический микрофон.
учебное пособие [1,1 M], добавлен 14.12.2010Исследование диэлектрических свойств кристаллов со структурой перовскита методами дифференциальной диэлектрической спектроскопии. Спектры коэффициента отражения, восстановление диэлектрических функций феррита висмута. Диэлектрические и оптические функции.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 26.03.2012Понятие фотодинамической терапии, фотосенсибилизаторы. Механизм участия и методы регистрации триплетного кислорода в ФДТ. Спектрально-люминесцентные свойства водорастворимых мезо-пиридил замещенных свободных оснований порфиринов и их цинковых комплексов.
курсовая работа [974,3 K], добавлен 28.05.2012Получение и люминесцентные свойства легированного эрбием монокристаллического кремния. Влияние дефектов и примесей на интенсивность сигнала фотолюминесценции ионно-имплантированных слоев. Безизлучательная передача возбуждений между оптическими центрами.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 06.01.2016