Введение к работе
Актуальность темы: Интенсивное развитие энергетики.техники и новейших технологий поставило проблему взаимодействия радиации с веществом в число одним из важнейших проблем физики твердого тела. Решение задач радиационной стойкости и радиационной чувствительности различного рода материалов, прогнозирование их поведения в полях излучений различных мощностей является одним из основных задач радиационной физики. Эти задачи могут быть решены на основе определения механизмов создания, преобразования и распада радиационных центров (РЦ) в твердых телах. Щелочно-галоидные кристаллы (ЩГК) являются относительно простыми по структуре и хорошо изученными объектами твердых тел, на которых в настоящее время широко ведутся экспериментальные исследования радиационной физики.
Механизмы дефектообразования в твердых телах изучаются довольно давно. Наряду с процессами дефектообразования актуальным вопросом радиационной физики твердого тела является отжиг и преобразования РЦ. Многие свойства ЩГК определяются процессами отжига РЦ. Процессы отжига РЦ изучены в работах Лущика, Заитова, Эланго, Пунга, Арапова, Исмаилова, Сидляренко и др. Для ЩГК детально изучены механизмы создания и отжига первичных РЦ только при низких температурах (4.2-300 К).
В связи с применением ЩГК в технике в качестве оптических материалов с широкой областью прозрачности, активных и пассивных сред для перестраиваемых лазеров, материалов для сцинтилляторов, дозиметров и др. стало актуальным изучение электронных, дырочных и ионных процессов, определяющих люминесцентные, оптические, электрические и другие свойства твердых тел.
В частности созданием активных сред для перестраиваемых лазеров на центрах окраски и пассивных лазерных затворов на основе ионных кристаллов возникли проблемы с термоустойчивостью рабочих центров. Это, в первую очередь, связано с нагревом активных сред и пассивных затворов вследствие поглощения энергии накачки с
-2-. последующим терморазрушением рабочих центров. Поэтому исследование механизмов распада и преобразования РЦ температурах выше комнатных, является одним из актуальных вопросов не только в лазерной физике, но и в физике твердого тела.
Цель и задачи работы; Целью нашего исследования является определение роли анионных и катионных вакансионных дефектов в распаде и преобразовании различных по структуре радиационных центров в "чистых" (высокой чистоты и совершенства - ВЧС, химически чистые "хч") и активированных { одно (Ад+) и двухвалентными (М2* -Са2\ Cd2+) примесями) кристаллах NaCI и КО.
Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:
1. Используя комплексную методику исследований, включающую в себя
высокочувствительные люминесцентные, оптические, электрические
и другие методы, позволяющие одновременно в одних и тех же
обьектах, в одних и тех же температурных интервалах определить
оптические, люминесцентные- и электрические характеристики
различных по структуре РЦ.
2.В "чистых" и активированных кристаллах NaCI и KCI, подвергнутых
пластической деформации и радиационному воздействию, выделить
и изучить оптические, люминесцентные и электрические
характеристики основных неравновесных собственных и
радиационно наведенных дефектов (электронные и дырочные центры окраски, анионные (О и катионные вакансии (vc" ), бивакансии (va+ vc") и комплексные дефекты (М02* vc"), дислокации и т.д.) и выявить их роли в процессе распада и преобразования радиационных дефектов в ЩГК. 3. Установить вид, структуры промежуточных продуктов, образующиеся в результате взаимодействия подвижных vc" с дырочными центрами в ходе неизотермической релаксации кристалла.
Научной новизной данной работы является установление роли катионных и анионных вакансионных дефектов и определение природы промежуточных продуктов взаимодействия в распаде и преобразовании РЦ в "чистых" и активированных кристаллах NaCI и KCI.
Основные защищаемые положения,
1. Обнаружение структурно-чувствительного характера процесса термического отжига различных по структуре электронных и дырочных центров окраски в кристаллах NaCI и KCI. Эти характеристики зависят от введения примесей Ад* и М2* и от их концентрации, от степени пластической деформации, от условий радиационно- термической обработки и т.д. .
2.0бнаружение радиационного создания ve' в кристаллах KCI ВЧС, являющихся основным дефектом, приводящим к "низкотемпературной" диссоциации дырочных центров.
3. Установление роли радиационно созданных и образующихся в ходе нагрева катионных вакансий в "низкотемпературных" стадиях термического отжига радиационных центров в "чистых" и активированных кристаллах NaCI и КС), как катализаторов диссоциации дырочных центров.
4. Определение центров захвата для подвижных vc" в кристаллах NaCI и KCI.
Личный вклад автора. Основные экспериментальные результаты получены лично автором. Интерпретация результатов осуществлена совместно с научным руководителем Б.Араповым.
Практическая ценность работы. Полученные в данной диссертационной работе результаты могут быть использованы для определения новых критериев поиска и разработки лазерно - активных, радиационно-сгойких и радиационно-чувствигельных материалов с определенными оптическими, люминесцентными и электрическими характеристиками, а также в определении температурных интервалов термической устойчивости рабочих центров для активных сред и пассивных лазерных затворов на основе ионных кристаллов.
Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в работах [1-20], представлены на; I и II - Республиканских конференциях по физике твердого тела (Ош, 1986, 1989); VI Всесоюзном совещании "Физика, химия и технология люминофоров" (Ставрополь, 1989); Всесоюзном семинаре nq радиацинной физики и химии твердого тела (Львов,
1990); І-республиканской конференции молодых ученых и
преподавателей (Фрунзе, 1990); И-Республиканской конференции по
ФТТ и новые области ее применения (Караганда, 1990), І-Региональной
конференции республик Средней Азии и Казахстана (Самарканд,
1991); Республиканской конференции по физике полупроводников
(Фергана, 1992); 8 международной конференции по радиационной
физике и химии неорганических материалов (Томск, 1993);
Международной научно-практической конференции "Аналитические
методы математической физики и проблемы их преподавания" (Ош,
1994); Международной научно-практической конференции
"Современные методы информационных технологий" (Ош, 1995); XXVII-XXXIII научных конференциях ОшПИ-ОшГУ в 1987-1993 гг.
Обьем и структура диссертации. Диссертация состоит 95
страниц машинописного текста, а также содержит 1 таблицу и
иллюстрирована 40 рисунками, состоит из введения, четырех глав,
выводов, списка использованных литературных источников,
насчитывающего 159 наименований.