Центри люмінесценції і центри захоплення в кристалічних системах галоїдних сполук кадмію і свинцю - Автореферат

ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТОФІЦІЙНІ ОПОНЕНТИ: доктор фізико-математичних наук, професор кафедри фізики, Лукіянець Богдан Антонович,; національний університет “Львівська політехніка” доктор фізико-математичних наук, професор кафедри фізики Чорній Зеновій Павлович, Львівський лісотехнічний університет. З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Львівського національного університету імені Івана Франка (79005, м. Дисертація присвячена експериментальному і теоретичному дослідженню структур центрів люмінесценції і центрів захоплення в кристалічних системах, що складаються з галоїдних сполук кадмію і свинцю. Проведені теоретичні розрахунки спектрів поглинання кристалічних систем, що складаються з галоїдних сполук кадмію та свинцю. На основі порівняння результатів теоретичного розрахунку з експериментальними спектрами поглинання, збудження та люмінесценції показано, що активаторні центри люмінесценції, зумовлені домішкою свинцю в кристалічній системі CDI2-PBI2, мають структуру прошарків 2Н-і 4Н-політипів мікрофази PBI2.Проблема створення нових матеріалів з керованими фізичними властивостями зумовила дослідження оптичних властивостей кристалічних систем, що складаються з галоїдних сполук кадмію CDI2 та CDBR2 і відповідних галоїдних сполук свинцю - PBI2 та PBBR2. Політипізм, котрий є ознакою можливості існування в цих кристалах "природної надгратки", стимулює інтерес до наукового дослідження цих кристалів та їх твердих розчинів. Поєднання в даній роботі чутливих методів оптико-люмінесцентних та фотоелектричних досліджень і порівняння їх з теоретичними розрахунками електронної структури дають можливість всебічно дослідити природу центрів люмінесценції і центрів захоплення в кристалічних системах галоїдних сполук кадмію і свинцю. Мета і завдання дослідження - встановлення природи центрів люмінесценції, центрів захоплення і механізмів міграції енергії та носіїв заряду в складних кристалічних системах, що містять галоїдні сполуки кадмію і свинцю. В процесі роботи були вирішені наступні завдання: - дослідження оптико-люмінесцентних властивостей галоїдних сполук кадмію і свинцю та кристалічних систем на їх основі при різних видах збудження;У спектрах поглинання кристалів CDI2 спостерігається вузька смуга (півширина e= 0,06 ЕВ при 77 К) при 3,23 ЕВ. Протягом останніх 20-ти років найбільш поширеною була модель С-смуги поглинання в ізольованому “свинцевому” центрі, але останнім часом запропонована модель А-смуги. Невизначеність інтерпретації оптико-люмінесцентних властивостей кристалів йодистих сполук кадмію та свинцю і твердих розчинів на їх основі, недостатнє вивчення оптико-люмінесцентних властивостей ситеми CDBR2-PBBR2, а також можливість утворення в цих кристалах наноструктур стимулює подальші дослідження цих систем. Вважаючи, що в кристалічній гратці йодистого кадмію і свинцю симетрія оточення іона свинцю однакова і відстані до лігандів досить близькі, а, отже, коефіцієнти стиску повинні мати близькі значення, то свинцевій смузі поглинання 3,23 ЕВ в кристалічній системі CDI2-PBI2 був поставлений у відповідність високоенергетичний екситонний перехід А4 ®А5,6 в PBI2, генетично повязаний з 3Р2 - станом вільного іона свинцю. Ми встановили, що прошарок PBI2 при малому вмісті в кристалах CDI2 може мати структуру 2Н-політипу; при збільшенні вмісту домішки до 10 мол.% переважають включення 4Н-PBI2 в кристалічній гратці CDI2.Неоднозначність інтерпретації оптико-люмінесцентних властивостей шаруватої кристалічної системи CDI2-PBI2, недостатнє вивчення кристалічної системи CDBR2-PBBR2 і актуальність цих досліджень для сцинтиляційної техніки та оптичного запису інформації спричинило проведення даних досліджень. Проведено розрахунки положення домішкових рівнів та рівня Фермі кристалічної системи CDI2-PBI2 при вмісті домішки від 0,16 мол.% до 9,6 мол.%. Показано, що при дослідженні процесів переносу заряду в кристалах CDI2, легованих катіонними і аніонними домішками, в діапазоні температур 293-500 К домінуючий внесок в процеси переносу заряду при температурах до 350 К вносять електрони (дірки); в діапазоні температур 350-450 К - власні точкові дефекти структури, домішкові іони і деякі дефекти пакування; при температурах, вищих від 450 К наступає структурне розпорядкування кристалічної гратки йодистого кадмію. Перший термічний барєр може спричинятись дефектами пакування (дислокаціями) на межі 2Н-4Н-політипних модифікацій, другий-міжшаровими дефектами структури кристалічної гратки, асоційованими з домішкою міді у вигляді фазового включення. Встановлено, що в кристалічній системі CDBR2-PBBR2 існують щонайменше три типи активаторних центрів свічення: ізольовані Pb -центри, молекулярні центри, вбудовані в межах елементарного шарового пакету, і молекулярні центри в міжшаровому проміжку кристалічної гратки CDBR2.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ