Физическое материаловедение Активационная спектроскопия Практическое занятие Зонная

Физическое материаловедение Активационная спектроскопия Практическое занятие

Зонная модель TSEE , OSEE e Зона проводимости e TE Eg K. S. Song, R. T. Williams, Self. Trapped Excitons. Нагрев или облучение видимым светом TE ВУФ II- I- Примесный центр STH Валентная зона I) STH+ + e → STE* → Rg + hν 1 + E 1 II) Rg 2+ + e → Rg 2* → Rg +Rg+ hν 2 + E 2

Механизмы термолюминесценции p - Вероятность выхода электрона из ловушки в единицу времени; s - Частотный фактор; E - Энергия активации. Если n – число электронов в ловушке во время t Интенсивность TL~ скорости «подхода» электронов к центрам люминесценции Отсутствие перезахвата Предполагая d. T= βdt, где β – скорость нагрева, и интегрируя, получаем

Это выражение для кинетики первого порядка при условии отсутствия перезахвата описывает кривую термолюминесценции в кристалле с одним типом ловушек, т. е. с ловушками одной глубины. В случае кинетики первого порядка в кристалле с несколькими N типами ловушек, сложная кривая может быть представлена в виде суммы «однопиковых» кривых:

Методы анализа термолюминесценции • Метод начального роста • Метод площадей • Метод полуширины • Метод различных скоростей нагрева • Метод изотермического распада • Метод подгонки кривых

Метод начального роста Может быть использован в случае «однопиковой кривой» или когда нет перекрытия между пиками. I ~ exp (- E/k. T) Метод площадей Представляет собой расширение метода начального роста. Он основан на предположении, что плотность заполненных ловушек при любой температуре пропорциональна остающейся площади кривой ТЛ. ln (I/A 0) = -E/k. T + b A 0 – общая площадь под кривой, b - константа

Применение метода полуширины В случае кинетики первого порядка эмпирическое выражение для энергии активации E = 1. 52 (k. Tm 2)/δ 1 – 1. 58(2 k. Tm) При использовании нарастающей части кривой E = 1. 51 k. Tm T 1 /(Tm - T 1) При использовании убывающей части кривой E = k. Tm 2 /(T 2 - Tm)

Применение метода различных скоростей нагрева βE/ k. Tm 2 = s exp(-E/k. Tm) E = {k. Tm 1 Tm 2 / (Tm 1 - Tm 2)}ln[β 1 / β 2 (Tm 2 /Tm 1) 2]

Задание 1. Построить графики и найти активационную энергию по данным (A_Practicum 1) для пика вблизи 32 К используя метод различных скоростей нагрева. 2. Построить график и найти активационную энергию по данным (A_Practicum 2) для пика вблизи 10 К используя метод полуширины (по спадающей части кривой). 3. Построить график и найти активационную энергию по данным (A_Practicum 3) для низкотемпературной особенности по методу начального роста.

Практикум 1 Определение энергии активации используя метод разных скоростей нагрева 1. Построить кривые 2. Выбрав две какие-либо скорости нагрева найти положение максимумов основного пика 3. Найти энергию активации Book 1 – 1 K/min Book 2 – 2 K/min Book 3 – 3. 2 K/min k=8. 617343 x 10 -5 e. V/K 1 e. V – 11605. 4 K 1 K – 0. 86167· 10 -4 e. V

Практикум 2 Определение энергии активации методом полуширины 1. 2. 3. 4. Построить кривую Найти положение максимума основного пика Выбрать наиболее подходящий способ обработки кривой Найти энергию активации k=8. 617343 x 10 -5 e. V/K 1 e. V – 11605. 4 K 1 K – 0. 86167· 10 -4 e. V

Практикум 3 Определение энергии активации методом начального роста 1. Построить кривую 2. Обработать начальный участок кривой 3. Повторить то же самое для выбрав больший или меньший интервал 4. Вычислить энергию активации k=8. 617343 x 10 -5 e. V/K 1 e. V – 11605. 4 K 1 K – 0. 86167· 10 -4 e. V

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. http: //www. xumuk. ru