Радіаційно-індуковані дефекти монокристалів Li2B4O7:Ln (Ln=Tm, Eu, Ce) - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукВ дисертаційній роботі проведено комплексне дослідження структурних параметрів, оптичних, фото-, рентгенолюмінесцентних властивостей та термостимульованої люмінесценції пєзоелектричних монокристалів тетрабората літію (ТБЛ), активованих трьома типами р.з.е.. Знайдено звязок між типом р.з. активатору, енергетичним станом утворених ним активаторних центрів і проявом вибірної стимуляції власних центрів ТСЛ у гратці активованих ТБЛ. Визначені основні типи центрів ТСЛ (діркового О-та електронних F -, F-центрів) в інтервалі температур 414?548 К, їх енергетичні і кінетичні параметри, розраховано концентрацію радіаційно-індукованих дефектів. It is found that selective stimulation of hole (in LTB:Tm) and electron (in LTB:Ce) intrinsic TSL centers is caused by the type of activator centers: electron centers formed by Tm2 recharged from Tm3 after irradiation and hole centers formed by Ce3 . Key words: Li2В4О7 boron compound, single crystal, structure, rare-earth element, activator centers, radiation-induced defects, thermostimulated luminescence, additional optic absorption, mechanisms of defect formation.Як і всі оксиди, ці кристали характеризуються значною делокалізацією електронної щільності, великою поляризованістю аніонів, мають велике електростатичне поле кристалічної гратки в області вакансії. Радіаційна стійкість кристалів ТБЛ обумовлена характером В-О звязків та щільною упаковкою аніонної підгратки, а відносна "пухкість" підгратки літію підвищує імовірність дефектоутворення в кристалічній гратці ТБЛ, що робить цей кристал перспективним матеріалом для вивчення пострадіаційних ефектів. Але в цілому відомості про природу і енергетичний стан радіаційно-індукованих дефектів у кристалах ТБЛ були малочисельні і дещо суперечливі. Робота виконувалась за аспірантським планом здобувача (1995-1998 р.р.) та у відповідності до програми пошукової науково-дослідної тематики Інституту монокристалів НАН України за темами “Одержання кристалів дібората літію Li2О•2B2O3, модифікованих лантаноїдами і іншими елементами, дослідження їх структури, оптичних властивостей і сцинтиляційної ефективності” (Оксид, 1997 р.), “Пошукові дослідження можливості вирощування кристалів боратних сполук LAB3O6, Li6Gd(BO3)3, LAMGB5O10, дослідження типів оптичних центрів і механизмів переносу енергії у кристалах Li2B4O7:Eu, як матеріалі сцинтиляційної техніки” (Оксид-2, 1998 р.). Метою дисертаційної роботи являється встановлення природи радіаційно-індукованих дефектів у нових обєктах - монокристалах ТБЛ, активованих іонами Tm3 , Eu3 , Ce3 , вивчення впливу активації рідкісноземельними елементами (р.з.е.) монокристалів ТБЛ на їх термостимульовану люмінесценцію (ТСЛ) та наведене оптичне поглинання (НОП).Кристали вирощувались у повітряній атмосфері за методом Чохральського в спеціально сконструйованій пічці з омічним нагрівом та на автоматичній установці з індукційним нагрівом "Скіф-5" на затравку вздовж напрямку [001] і [100] у платинових тиглях діаметром 50?100 мм. Особливо явно це було видно при збільшенні діаметру кристалу до границі відношення діаметрів кристалу (dkp) і тиглю (dt): dkp/dt > 0.6. Крім скупчень пор у кристалах спостерігались захоплення розплаву внаслідок схильності розплаву до переохолодження та поява мікротріщин внаслідок збільшення внутрішньої напруги в кристалі при входженні активатору у кристалічну гратку, а також за умов недостатньо однорідного теплового поля у кристалізаційному вузлі. Згідно з даними експерименту цей результат цілком відповідає стимуляції у кристалах ТБЛ:Се власних електронних центрів ТСЛ, частково узгоджується з одночасною стимуляцією у кристалах ТБЛ:Eu власних електронних і діркових центрів та суперечить експериментальній ситуації щодо стимуляції у кристалах ТБЛ:Tm власних діркових центрів. Зіставлення результатів експерименту з літературними даними щодо відповідності F -центру у кристалі ТБЛ смузі НОП з l max=313 нм (Бурак, 1989 р.) та F -центру у опроміненому кристалі LIB3O5 смузі НОП з lmax=320 нм (Огородніков, 1994 р.) свідчить про обумовленість смуг НОП з l max=321 і 352 нм у кристалах ТБЛ одним власним дефектом у різному зарядовому стані, а саме кисневою вакансією, яка захопила один (F -центр) і два (F-центр) електрона, відповідно.

2. Основний зміст роботи