Центр - тушение
Cтраница 2
Это ясно указывает на то, что центры тушения по природе являются не постоянными, а переменными и что основное тушение проходит до испускания и прекращается за время 10 - 9 сек. Это согласуется с представлениями о переменных центрах тушения, состоящих из временно ионизованных или возбужденных молекул. Поэтому вызывает известное удивление то обстоятельство, что уравнение для простого мономолекулярного процесса тушения, аналогичное уравнению ( 37), так удачно описывает этот процесс. [16]
Тушение люминесценции может наблюдаться при добавлении в люминофор специальных примесей - центров тушения. Энергия возбуждения передается от центров люминесценции к центрам тушения, которые затем переходят в основное состояние за счет безызлучательных переходов. Интересно, что тушение люминесценции наблюдается и при достаточно сильном повышении концентрации самих центров люминесценции; в этом случае говорят о концентрационном тушении. [17]
Так, в случае ZnS-Ag, С1 - и ZnS-Cl - фосфоров при температурах, близких к точке превращения сфалерита в вюрцит ( 1020 С), начинается снижение выхода люминесценции. Это обусловлено повышенной растворимостью в вюрци-те окиси цинка, вызывающей образование центров тушения. Напротив, как уже указывалось, ZnS-Cu - фосфоры с длительным послесвечением, обусловленным глубокими кислородными ловушками, л также высокой концентрацией серных вакансий, выгодно получать именно на основе вюрцита. Оптимальная температура прокаливания CdS-Cl - люминофора составляет 650 - 700 С. Падение светоотдачи при более высокой температуре может быть связано с уменьшением степени компенсации, вызывающим снижение концентрации центров свечения ( см. гл. [18]
 |
Кривые термовысвечивания CdBr2, активированного РЬ ( /, Мп ( 2 и Аи ( 3. [19] |
Дефекты, вызывающие тушение люминесценции. Глубокие электронные ловушки, в частности в ZnS, могут играть роль центров тушения, поскольку захватываемые ими электроны обладают определенной вероятностью безыз-лучательной рекомбинации с дырками, освобождаемыми тепловыми колебаниями с центров свечения ( см. гл. Такой же может быть и роль глубоких дырочных ловушек. К их ЧИСЛУ принадлежат центры, образуемые в ZnS железом. [20]
Центрами тушения являются также глубокие ловушки, образуемые кислородом и небольшими количествами кадмия ( по этой причине в ряду ZnS CdS-Cl - и ZnS GdS-Ag, Cl-фосфоров при 5 - 10 мол. Следует иметь в виду, что помимо электронно-дырочной передачи энергии от центров свечения к центрам тушения, роль которых по отношению к данной полосе могут играть, в частности, центры свечения, излучающие в другой области спектра, возможна и резонансная передача. Это имеет место, например, у ряда фосфоров на основе солей кислородсодержащих кислот. [21]
Задача получения люминофора с определенными свойствами сводится к контролируемому получению кристаллов или поликристаллического порошка с дефектами определенного рода. В частности, как вытекает из материалов первой части книги, для достижения максимального выхода люминесценции необходимо, чтобы максимальным было отношение концентрации центров свечения к концентрации центров тушения, ССВ / СТ. Первым условием решения этой задачи является тщательная очистка исходных материалов от всех примесей, влияющих на оптические свойства люминофоров, в особенности от примесей элементов-тушителей люминесценции. [22]
Впрочем следует иметь в виду, что при рекомбинационной люминесценции длительность затухания зависит не только от положения уровней электронных ловушек, но и от положения уровня центра свечения. При наличии внешнего тушения, а с ним всегда нужно считаться, за то время, пока электроны находятся в ловушках, дырки могут уйти с центров свечения к центрам тушения. [23]
Доля безызлучательных переходов зависит также от плотности возбуждения. Как и в случае взаимодействия двух центров свечения, это объясняется тем, что с увеличением интенсивности возбуждающего излучения скорость рекомбинации растет быстрее ( пропорционально Njji), чем скорость освобождения дырок с ионизованных центров или захвата электронов глубокими ловушками, играющими роль центров тушения. В результате эффект тушения ослабляется. [24]
 |
Кривые термовысвечивания фосфоров. [25] |
При такого рода сопоставлениях следует учитывать то влияние на высокотемпературную часть кривой термовысвечивания, какое оказывает положение уровня центра свечения ( см. гл. Так, меньшее расстояние уровня Ag-центра по сравнению с уровнем Си-центра от валентной зоны приводит к тому, что на кривой термовысвечивания ZnS-Ag - люминофора, полученного с плавнем на воздухе, имеется только два пика, тогда как у прокаленного в аналогичных условиях ZnS-Cu - лю-минофора к этим двум пикам добавляется третий, расположенный в области более высоких температур. Он исчезает у ZnS-Cu - фосфоров с высокой концентрацией центров тушения и соответственно пониженной термической устойчивостью зеленой полосы излучения. [26]
У многих кристаллофосфоров кроме центров активатора, дающих свечение, имеются и центры тушения. При рекомбинации электронов около этих центров энергия возбуждения переходит в тепло. Освещение инфракрасным светом возбужденных фосфоров, имеющих большое число центров тушения, приводит не к вспышке стимулированного свечения, а к ослаблению фосфоресценции облучаемых мест. [27]
Изложенная теория в ряде случаев может служить основой для объяснения изменений интенсивности люминесценции, происходящих под действием газообразных и жидких сред, с которыми крис-таллофосфор приводится в соприкосновение. Так, если искривление зон вызывает опустошение уровней центров свечения, лежащих в приповерхностном слое, и если толщина этого слоя составляет достаточно большую долю от общей толщины кристалла или диаметра зерна, то концентрация центров свечения, способных принять участие в люминесценции, может существенно уменьшиться. С другой стороны, опустошение уровней глубоких доноров может превратить их в центры тушения. [28]
Температурное тушение свечения кристаллофосфоров связано не только с действием нагревания на светящийся центр, но и с возникновением нового процесса - заполнением возбужденных центров, потерявших электрон, электронами, поднимающимися из валентной зоны под воздействием тепловой энергии. Нейтрализованные таким путем возбужденные центры свечения не могут уже служить местом последующей рекомбинации. Образовавшиеся вследствие ухода электронов дырки, перемещаясь по валентной зоне, встречаются с центрами тушения ( особыми местами решетки, не способными давать люминесценцию) и локализуются на них. Для устойчивой локализации необходимо, чтобы уровни центров тушения были расположены над валентной зоной значительно выше, чем уровни центров свечения. При таком положении уровней тушения электроны из валентной зоны не смогут подняться к локализовавшимся дыркам тепловым путем. [29]
Температурное тушение свечения кристаллофосфоров связано не только с действием нагревания на светящийся центр, но и с возникновением нового процесса - заполнением возбужденных центров, потерявших электрон, электронами, поднимающимися из валентной зоны под воздействием тепловой энергии. Нейтрализованные таким путем возбужденные центры свечения не могут уже служить местом последующей рекомбинации. Образовавшиеся вследствие ухода электронов дырки, перемещаясь по валентной зоне, встречаются с центрами тушения ( особыми местами решетки, не способными давать люминесценцию) и локализуются на них. Для устойчивой локализации необходимо, чтобы уровни центров тушения были расположены над валентной зоной значительно выше, чем уровни центров свечения. При таком положении уровней тушения электроны из валентной зоны не смогут подняться к локализовавшимся дыркам тепловым путем. [30]
Страницы: 1 2 3