Научный руководитель: Лисицын Виктор Михайлович, доктор физ.-мат.наук
Соавторы: Корепанов Владимир Иванович, Бредихина Жанна Ивановна

Настоящая работа посвящена изучению структуры первичных радиационных дефектов и процессов их разрушения в кристаллах MgF₂ при импульсном электронном возбуждении в температурном интервале 20-300 К. MgF₂ - типичный ионный широкозонный кристалл с E_g =12,3эВ, но с более сложной, чем в ЩГК рутиловой структурой решетки. С точки зрения радиационного дефектообразования фторид магния схож с кристаллом LiF [1], но обладает существенно более высокой радиационной стойкостью.

Методом импульсной оптической спектрометрии с наносекундным разрешением нами изучены спектрально-кинетические параметры люминесценции кристаллов MgF₂ при низких температурах. В исследованном температурном интервале спектр импульсной котодолюминеценции MgF₂ обусловлен свечением автолокализованных экситонов (АЛЭ).

Кинетика затухания свечения полосы 3,2эВ носит многоэкспоненциальный характер. Характеристическое время затухания компонентов свечения составляет t₁=6.4 и t₂=0.7мс, соответственно (рис.1a,b).

Исследованы температурные зависимости характеристических времен затухания свечения. Установлено, что в узкой температурной области 20-45К значение констант скорости затухания не зависит от температуры, с повышением температуры их значения уменьшаются. Для компонента с t₁=6.4мс наблюдается два участка резкого изменения t: в области 50К и 120К. В температурном интервале 110-200К нами обнаружен коротковременной компонент свечения, спектральный состав которого имеет максимум в области 4-5эВ.

Из исследований температурных зависимостей характеристического времени затухания свечения и амплитудных значений интенсивности, определена температурная зависимость светосуммы, запасаемой компонентами свечения в кристалле MgF₂. Ход температурной зависимости светосуммы повторяет изменение времени затухания свечения от температуры. Из анализа данной температурной зависимости найдены значения энергии активации разрушения экситонов. Энергия активации в интервале температур 45-120К равна 0.12эВ, для высокотемпературной области 120-260К значение энергии активации составляет 0.002эВ.

На основе анализа полученных нами экспериментальных данных можно сделать следующие выводы:

1. Установлено, что во фториде магния существуют по крайней мере два типа экситоноподобных состояния. При Т< 100:120К преобладает экситон, ответственный за полосу излучения с максимумом на 3.2эВ. Уменьшение характеристического времени затухания и светосуммы этого состояния начинается при 45К и характерно для типичных интеркомбинационных переходов. Второй тип экситона преобладает при Т>120К и ответственен за полосу в области 4-5эВ. Уменьшение эффективности создания этого типа экситона происходит в области 150:250К.
2. Анализ полученных ранее результатов [2] и представленных в данной работе показывает существование явной связи между процессами разрушения экситонов и накопления пар френкелевских дефектов. Для температурных зависимостей накопления и отжига стабильных F-центров характерно, что области 45К и 150К происходит отжиг накопленных F-центров, а также изменение эффективности создания F-H-пар. В этих же точках, о чем свидетельствуют полученные нами результаты, происходит изменение экситонной люминесценции.

Дальнейшие исследования люминесценции кристаллов MgF₂ необходимы для детального изучения спектрального состава излучения компонента (Т>120К), а также определения механизмов образования экситонных центров обоих типов.

Список публикаций: