Введение к работе
Актуальность темы.Несмотря на широкое использование явления электролюминесценции ( ЭЛ ),открытого более шестидесяти лет назад, его широкое применение во многих случаях ограничивается рядом нерешенных проблем, в том числе отсутствием стройной теории ЭЛ.
В предшествующих работах показано, что слои щелоч-но-галоидных кристаллов ( ШГК ) толщиной 1-10 мкм могут служить основой для получения электролюминесцентных и лазерных излучателей видимого и ультрафиолетового диапазонов, усилителей и преобразователей изображения, знаковых индикаторов. Дальнейший прогресс в этой области невозможен без детального исследования механизмов данного явления с целью поиска новых электролюминесцирующих веществ, расширения возможностей для практического использования данного явления.
В слоях ЩГК микронной толщины, в условиях электрических полей, превышающих стандартную электрическую прочность массивного материала ( такие поля называют сверхсильными ) наблюдается ряд новых для этих кристаллов явлений: эмиссия электронов е диэлектрик, размножение электронов,генерация экситоноз и экситоноподобных возбуждений, структурная и актиЕаторная ЭЛ, генерация дислокаций и точечных дефектов.
Актуальность исследовательских работ в данном направлении обусловлена не только важными техническими применениями ЭЛ, но и самостоятельным научным значением данных исследований для развития теории твердого тела. Данные исследования облегчат в дальнейшем построение количественной теории ЭЛ.
Анализ литературных данных показывает неразрывную связь явления ЭЛ с процессами ударного возбуждения и ударной ионизации.В качестве центров свечения могут выступать как дефекты кристаллической решетки, так и примесные ионы.
В предшествующих работах показано, что основным механизмом передачи энергии центрам свечения в условиях сзерх-сильных электрических полей является механизм прямого ударного возбуждения центров свечения высокоэнергетическими
электронами зоны проводимости.Первичные носители инжектируются из контакта, а в слое ЩГК происходят процессы ускорения, ударной ионизации и лавинного .размножения носителей. Электронно-дырочный механизм свечения ЩГК в условиях сверхсильных электрических полей признается неэффективным. Однако вопрос о возможности возбуждения центров ЭЛ зкситона-ми, создаваемыми электронным ударом в основном веществе до настоящего времени окончательно не был решен.Не изучена была так же возможность возбуждения сложных центров свечения, в состав которых входит двухвалентный примесный ион, в условиях сверхсильных электрических полей. Эти исследования могут иметь как практическое, так и фундаментальное значение в плане изучения поведения собственных и примесных центров ЭЛ в условиях сверхсильного электрического поля в широкой температурной области.
Цель работы. Изучение процессов электронных возбуждений собственных и примесных излучательных центров в условиях сверхсильных электрических полей в широкой области температур. Получение и исследование ЭЛ центров свечения, в состав которых входит двухвалентный примесный- ион.
Научная новизна.
1.Впервые получена и исследована ЭЛ ЩГК, активированных двухвалентным европием.Изучены общие закономерности ЭЛ примесных центров, в соотаг которых входит двухвалентный ион европия.
2. Впервые проведены исследования ЭЛ ЩГК в широкой области температур: от Т = -160 С до Т = + 100 С с использованием трех неактивирозанных и трех активированных двухвалентным европием ЩГК.
З.ВперЕые экспериментально установлено значительное уменьшение полуширины спектра ЭЛ неактивирозанных ЩГК при одновременном возрастании величины квантового выхода ЭЛ с понижением температуры от Т = - 18 С, связанное с увеличением концентрации одиночных вакансий по отношению к концентрации более сложных центров ЭЛ.
4.Впервые зарегистрировано уменьшение величины кван-
тового выхода ЭЛ неактивированных ЩГК при температурах выше комнатных (до Т = +100 С).Квантовый выход ЭЛ активированных ЩГК з активаторной полосе в данной температуркой области,з пределах погрешности эксперимента, от температуры не зависит.
5.Впервые обнаружено, что воздействие сверхсильных электрических полей не приводит к нарушению изотропии центров свечения.
Научная и практическая ценность работы. Результаты проведенных исследований вносят вклад з понимание природы физических процессов, протекающих в тонких слоях ЩГК в условиях сверхсильных электрических полей в процессе ЭЛ ЩГК. В частности показано, что экситонный механизм передачи энергии центрам свечения в условиях сверхсильных электрических полей не проявляется во всем исследованном температурном диапазоне.В ходе проведенных исследований получены результаты, не оставляющие сомнений в том, что в структурной ЭЛ мо-- гут проявляться помимо одиночных анионных вакансий так же и бивакансии и более сложные комплексы и ассоцкаты.
Полученные результаты могут быть использованы при разработке количественной теории ЭЛ.
Предпробойная ЭЛ в KCL-Eu, KBr-Eu, NaCL-Eu имеет достаточно высокий энергетический выход и ряд других ценных характеристик и на оснозє данных кристаллофосфороз могут быть разработаны маломощные импульсные источники излучения.
На защиту выносятся следующие научные положения.
і.Воздействие сверхсильного электрического поля не приводит к разрушению примесных центров свечения Eu++V~ и нарушению изотропии как примесных центров свечения, так и центров свечения основного вещества.
Й.В составе структурной полосы ЭЛ могут проявляться помимо одиночных анионных вакансий (а- центров ) так *:е и бивакансии и более сложные комплексы и ассоциаты.При низких температура;»:, в процессе ЭЛ ЩГК, равновесная концентрация одиночных анионных вакансий значительно превосходит концентрацию более сложных излучательных центров основного вещества.
3.Основным механизмом передачи энергии центрам свечения при ЭЛ ЩГК,активированных Еи++,в широкой температурной области ( от Т = - 160 С до Т= +.100 С ), является механизм прямого ударного возбуждения центров свечения высокоэнергетическими электронами зоны проводимости.
4.Экситонный механизм передачи энергии центрам свечения в предпробойной ЭЛ ЩГК не проявляется во.всем исследованном температурном диапазоне, что связано с интенсивной электрополевой диссоциацией экситонов в условиях сверхсильного электрического ПОЛЯ.
б.Деградационные процессы в ЩГК в условиях сверхсильных электрических полей не прекращаются даже при низких температурах, хотя скорость этих процессов уменьшается в несколько раз.
Апробация работы и публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 9 работ.
Обьем "и структура диссертации.Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитируемой.литературы из 106 наименований и содержит 174 страниц сквозной нумерации, 32 рисунка и 3 таблицы.
