ВНКСФ7: Спасский Дмитрий Андреевич: Исследование оптических и люминесцентных свойств вольфраматов с использованием синхротронного излучения

Исследование оптических и люминесцентных свойств вольфраматов с использованием синхротронного излучения

Спасский Дмитрий Андреевич
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Научный руководитель: Михайлин Виталий Васильевич, д.ф-м.н.

Вольфраматы кальция, бария и свинца, несмотря на одинаковую кристаллическую структуру, обладают заметно отличающимися люминесцентными свойствами, определяющими возможность их практического применения. Различие люминесцентных свойств связано с разным влиянием на эти свойства катионов, т.е. кальция, бария и свинца. В настоящей работе проведено исследование природы центров люминесценции вольфраматов и факторов, влияющих на эффективность передачи энергии на эти центры. Для объяснения механизмов люминесценции была изучена электронная структура вольфраматов в области фундаментального поглощения. Особое внимание было уделено изучению влияния катионных состояний на формирование дна зоны проводимости и потолка валентной зоны, а, следовательно, и на формирование центров свечения в исследованных кристаллах.

Актуальным, но ранее не затронутым, остается вопрос зависимости оптических свойств вольфраматов, являющихся анизотропными кристаллами, от поляризации падающего излучения в области фундаментального поглощен6ия. В работе показано, что анизотропия кристаллической структуры вольфраматов приводит к существенному отличию спектров отражения при ориентации вектора Е параллельно и перпендикулярно относительно оптической оси кристаллов. Подобные измерения с использованием синхротронного излучения, обладающего высокой степенью линейной поляризации в плоскости орбиты [1], дают дополнительную информацию о структуре энергетических зон вдоль различных осей анизотропного кристалла.

Основные результаты и выводы:

Измерены спектры отражения кристаллов со структурным типом шеелита: вольфраматов CaWO₄, BaWO₄, PbWO₄ и молибдатов BaMoO₄, PbMoO₄. При измерениях спектров отражения в области фундаментального поглощения учитывалась ориентация кристаллографических осей образцов относительно вектора Е падающего излучения.
Объяснены основные особенности поведения спектров отражения кристаллов со структурным типом шеелита в области 4-40 эВ. Сделаны оценки ширины запрещенной и валентной зоны.
Предложена схема энергетических зон вольфраматов кальция, бария и свинца в области края фундаментального поглощения и верхних остовных уровней, которая позволяет объяснить влияние катионных состояний на люминесцентные свойства вольфраматов. Показано, что состояния бария формируют дополнительный канал безызлучательной релаксации энергии, что приводит к значительному ослаблению люминесценции в BaWO₄ и BaMoO₄. Катионные состояния свинца образуют в PbWO₄ и PbMoO₄ дополнительный центр свечения.

[1] Михайлин В.В. Васильев А.Н. Введение в спектроскопию твердого тела. Изд. МГУ 1987г. 192c.