Физическое материаловедение Активационная спектроскопия Корреляционная спектроскопия при

Физическое материаловедение Активационная спектроскопия

Корреляционная спектроскопия при ступенчатом нагреве N 2 - Ar Isothermic decay measurements of TSEE, TSL and desorption yields I (Ar)=15. 75 e. V I (N)= 14. 54 e. V N+ + e- → N* → N + hν(522 nm)

Принципиальная схема установки для исследования материалов методами термо- и оптикостимулированной люминесценции Mc. Keever Измерение общего выхода TSL & OSL Гораздо больше информации дает измерение спектрально разрешенной TSL & OSL

Процессы возбуждения и стимулированной люминесценции Mc. Keever

Описание оптически стимулированной люминесценции I(t)=N 0 Pσ exp(- Pσ t), N 0 – начальная концентрация электронов в ловушке P – плотность фотонов, σ – сечение фотоионизации Кинетика 1 порядка, Одна ловушка Для нескольких ловушек интенсивности суммируются P может быть постоянным, случай “CW-OSL”, P может быть импульсным, случай “POSL” σ может быть постоянным (при фиксированной длине волны, как в случае “CW-OSL” или “POSL”, σ может зависеть отвремени, как, например, при сканировании по длинам волн)

Примеры оптически стимулированной люминесценции Mc. Keever, LUMDETR Summer school, 2009

Оптически стимулированная люминесценция и экзоэлектронная эмиссия LTP, 31 (2005) 179 Ar 2++e- Ar 2* Внешний источник фотонов Ar+Ar+h (M-band) Ar M-band 4 m. W laser 632. 8 nm Nc=N 0 g(t)τcexp(-gt), g(t)=Pσ=const N 0 – initial concentration of electrons in traps, P – photon density, σ – photon-electron interaction cross section, τc – lifetime of electron in the conduction band

Оптически стимулированная экзоэлектронная эмиссия из глубоких и мелких ловушек PSEE – total yield (curve 1) Contribution of deep electron traps to PSEE (curve 2 taken after annealing). Yield of PSEE from pre-irradiated sold Ar doped with O 2 under irradiation by laser light (2. 71 e. V).

Optical fading, retrapping Solid Ar pre-irradiated by 500 e. V electron beam TSEE measurements were performed after exposure to laser Bleaching of low-temperature peaks and enhancement of high-temperature ones

Оптически стимулированная люминесценция OSL Nc = N 0 g(t) c exp(-gt), g(t)=g 0 exp(-t/ ) Characteristic time of the emissions = 20 s ( 4 s) 2 D 4 S (E=2. 37 e. V ) Внутренний источник фотонов!

Термостимулированные реакции нейтрализации и атом -атомной рекомбинации в твердом Ar, допированном N 2+ + e N 2* N 2 + h 1; A 3 u+ X 1 g+ „hot“ band 31151 cm-1; „cold“ band 36061 cm-1 N + N N 2* N 2 + h 2

Комбинированная термо- и оптически стимулированная люминесценция O + O O 2* O 2 + h Stimulation of electron detrapping via radiative transition of O 2* formed under heating of pre-irradiated sample. O center production

Эффект лазерно-индуцированной нейтрализации J. Phys. Chem. A 115 (2011) 7258 O 2 -doped Ar ices pre-irradiated with 1 ke. V electron beam 43 m. W laser 476 nm e- e- * Laser-induced electron detachment from O - 2 h Photon production

Anomalous low temperature “post-desorption” Crowdion mechanism of energy transport to the surface. Crowdion /b = 2. 76 (b is the interatomic distance) parameters m = 0. 3 (in units of the atomic mass) The crowdion energy in Ar Es = 0. 3 e. V. D. Natsik, S. N. Smirnov, and Y. I. Nazarenko, Low Temp. Phys. 27 (2001) 1295. trap e radiative recombination of STH and electrons exoelectron emission ALTp. D Correlation between TSEE, TSL and ALTp. D peaks suggests common primary process triggering these phenomena – release of electrons from their traps.

Дозовые зависимости релаксационных эмиссий

Potential curves of Ar 2+ and Ar 2* and relaxation paths Ar 2+ + e → Ar 2* + ΔE → Ar + hν (VUV)+ ΔE M-band – bulk recombination luminescence; W-band – emission of desorbing dimer. R. E: Johnson, J. Schou, Mat. Fys. Medd. Dan. Vid. Selsk, 43 (1993) 403

Оптически стимулированная десорбция «горячих» молекул аргона Pre-irradiated Ar Laser Ar 3 P 1 3 + ‘ u Ar 2** „Hot“ excimers 3∑ +(ν’) → 1∑ + u g OSEE

Накопление заряда Sample thickness – 100 m Ar Subthreshold irradiation! Ee = 500 e. V Current density – 30 Acm-2 Irradiation time – 20 min Heating mode – linear Speed of heating – 3. 2 Kmin-1 Observation of TSEE at negative potential at Faraday plate suggests accumulation of excess electrons

Схема установки для исследования материалов методом термостимулированной проводимости ИК – измерительная камера ИС – измерительная система САРТ – система автоматического регулирования Т

Система автоматического регулирования температуры САРТ 1 – образец 2 – датчик температуры 3 – устройство, задающее Т 4 – пульт оператора 5 – устройство сравнения 6 – вычислительное устройство 7 – исполнительное устройство 8 – нагреватель образца 9 – корректирующее устройство 10 – устройство индикации

Схема измерительной системы 1 – образец, 2 – подложка, 3 – измерительная камера, 4, 5 – термопары, 6 – терморегулятор, 7 – сосуд со льдом, 8, 9 – устройства нагрева и охлаждения, 10 – потенциометр, 11 – электрометрический усилитель, 12 – измерительное сопротивление, 13 – потенциометр, 14 – источник стабилизированного напряжения, К 1 – ключ в положении «измерение» , К 2 - ключ в положении «возбуждение образца» (для поляризации или измерения проводимости).

Схема автоматизированной установки на основе ПК

Термостимулированные токи 6 H-Si. C Z-Q. Fang et al

Наведенное поглощение Я. А. Бояринцева, Автореферат , 2013 «Радіаційно-стимульовані процеси в діелектричних матрицях M 1 -х. Rх. F 2+х (M 2+=Cа, Sr, Ba, R 3+=Ce, Pr, x=0. 35)»

Литература: 1. Ч. Б. Лущик ЖЭТФ (1956) 3, 390. 2. J. T. Randall and M. H. F. Wilkins, Proc. Roy Soc. London (1945) 184, 366, 390. 3. Ф. Даниельс, Ч. Бойд, Д. Саундерс, УФН (1953) L 1, 271. 4. D. R. Vij Thermoluminescence in Luminescence of Solids, Plenum Press New York 1998, р. 271 -307. 5. Ю. А. Гороховатский, Г. А. Бордовский, Термоактивационная токовая спектроскопия высокоомных полупроводников и диэлектриков, Москва, Наука 1991, с. 243. 6. http: //www. xumuk. ru