Экситон испускание

Экситоны могут образовываться также в результате непрямых переходов с поглощением или испусканием фононов. В этом случае [c.422]

Весьма важно, что этот перенос энергии может осуществляться и в обратную сторону — от кристалла к адсорбционному слою. Так, при окислении перманганатом силоксена (кремнийорганическое соединение, обладающее слоистой структурой и большой реакционноспособностью), на котором адсорбирован какой-либо люминофор (родамин В и др.), появляется яркая люминесценция, тождественная испусканию самого красителя. Следовательно, большие порции энергии реакции способны сохраняться в кристалле и в виде кванта (может быть, экситона) доходить до активного центра, в данном случае красителя. [c.60]

Нортроп и Симпсон [153] исследовали миграцию экситона в кристаллах антрацена и пирена в качестве растворенных в них веществ-примесей они использовали девять конденсированных циклических углеводородов. Область концентраций составляла от 10" до 10" М. Наблюдение спектров флуоресценции осуществлялось по методу фотографической спектрофотометрии. Сравнением с чистым растворителем были получены данные о степени тушения флуоресценции и о квантовой эффективности переноса энергии. Результаты находятся в хорошем согласии с простой моделью миграции экситона. Эффективность переноса энергии определена не прямым методом, а по перекрыванию спектров испускания растворителя и поглощения примеси, как при сенсибилизированной флуоресценции. Несмотря на это, из полученных данных очевидно, что эффективность переноса зависит от свойств симметрии возбужденных состояний растворителя и примеси. [c.114]

В. М. Агранович сделал также интересное предположение о роли триплетных состояний в испускании экситонов. Вследствие малости интегралов перекрывания, триплетное состояние остается на одной молекуле достаточно долго для того, чтобы вызвать местную деформацию решетки (см., однако, разделы П1, 5, В и IV). Таким образом, молекула в триплетном состоянии может вести себя подобно любой другой примеси, приводя к появлению дефектов решетки и образуя у соседних молекул локализованные синглет-ные уровни, благодаря которым они либо захватывают экситон, либо возмущают его, как было описано выше. Люминесценция, появляющаяся в результате эффектов, обусловленных триплетными состояниями, может быть пропорциональна квадрату интенсивности света, так как от интенсивности возбуждающего света зависит не только число экситонов в синглетном состоянии, но и число молекул в триплетном состоянии. Это представляет основу для экспериментального выделения эффекта, так как люминесценция, обусловленная дефектами, имевшимися до облучения, будет зависеть от первой степени интенсивности света. Чтобы играть существенную роль, триплетные состояния должны быть представлены в концентрации от 10- до 10- мольных долей. В настоящее время отсутствуют какие-либо данные [c.117]

Таким образом, по-видимому, имеются три возможных процесса, которые могут вызвать уменьшение сцинтилляционной эффективности за счет поверхностных эффектов а) испускание или потеря на поверхности энергии возбуждения, которая достигает поверхности либо в виде экситонов, либо в виде фотонов б) тушение молекулами примесей в поверхностном слое и в) обратное рассеяние падающего ионизирующего излучения. Исследования чувствительности пластического сцинтиллятора NE 101 по отношению к внешним электронам дают возможность оценить относительную роль этих трех процессов [173]. Авторы сравнивают чувствительность образца в виде плоского диска с чувствительностью образца в виде цилиндра с углублением диаметром 3 мм и глубиной 12 мм, внутри которого фокусируются электроны из р-спектрометра. Сцинтилляционная чувствительность плоского образца меняется нелинейно при изменении энергии электронов Е при Е<. 120 кэв, линейная часть кривой чувствительности при более высоких значениях энергии при экстраполяции пересекается с координатной осью при значении Е = 29,6 кэв, соответствующем типичному поверхностному эффекту. С другой стороны, кривая чувствительности сцинтиллятора с углублением, линейная вплоть до энергии Е 20 кэв, при экстраполяции пересекается с осью при Е = 4,1 кэв. Таким образом, использование углубления, которое сводит к минимуму испускание на поверхности и обратное рассеяние, устраняет основную часть эффекта уменьшения эффективности флуоресценции за счет поверхностных явлений. Сделано заключение, что в NE 101 и, вероятно, в других органических сцинтилляторах основной [c.181]

Излагаемая ниже теория [182, 183] природы медленной компоненты сцинтилляции и компоненты флуоресценции, по-видимому, согласуется со всеми имеющимися экспериментальными данными. Медленная компонента появляется в результате взаимодействия при столкновении пар молекул (или экситонов), находящихся в низшем возбужденном л-электронном триплетном состоянии Т . Это взаимодействие приводит к появлению молекулы, находящейся в первом возбужденном синглетном состоянии и молекулы, находящейся в основном синглетном состоянии. Время жизни медленного испускания определяется временем жизни состояний Т1 и скоростью их столкновений друг с другом. Интенсивность замедленного испускания пропорциональна квадрату концентрации Г1. [c.194]

В полупроводниковых нанокластерах вплоть до нескольких атомов в кластере, как и для массивных материалов, существует энергетическая щель между валентной зоной и зоной проводимости, которая обуславливает поглощение и испускание света. В полупроводниках процесс возбуждения светом кристалла или кластера принято рассматривать в рамках возбуждения экситона, который представляет собой слабо связанную пару электрон-дырка, при этом электрон появляется в зоне проводимости, а дырка в валентной зоне. Область делокализации экситона может значительно превосходить период кристаллической решетки массивного тела. В случае нанокластера размер экситона может быть сравним или превосходить размер кластера, что на языке длины волны носителей [c.490]

Остается однако открытым вопрос, насколько велик вклад этого рекомбинационного свечения в общий выход флуоресценции при закрытых центрах. Поскольку квантовый выход разделения зарядов в состоянии PIQ мал из-за электростатического отталкивания электронов на 1 и Q , возможен также обратный перенос энергия от Р в антенну с испусканием флуоресценции. В целом считается, что затухание флуоресценции антенны ФС I характеризуется временем т 100 пс, а для ФС П это составляет т 300 пс. Обнаруживаемая короткоживущая компонента т 10 ПС отражает процесс миграции экситона в пределах одного пигмент-белкового комплекса. [c.300]

Второй метод решения задачи об образовании ядер по степенному закону основан на предположении, что существует потенциальных центров, на которых ядра могут возникать путем захвата подвижных активированных частиц, образующихся с постоянной скоростью. Двиясение таких активированных частиц не обязательно является переносом вещества, но должно по крайней мере состоять в переносе энергии, локализованной в возбужденном состоянии кристалла. Подходящими частицами могут быть-экситоны. Сторонники такого механизма [10] утверждают, что. судьба экситона при его приближении к потенциальному центру, на котором образуется ядро, может быть различной. Во-первых,, он может быть захвачен и потерять свое возбуждение в результате испускания фонона во-вторых, он может мономолекулярно распасться с образованием газообразного продукта и частицы, входящей в твердый продукт. В последнем случае при условии, что-суммарная скорость разложения и деэкситации мала по сравнению, с постоянной скоростью образования возбужденных частиц, скорость возникновения ядер пропорциональна времени до тех пор,, пока число ядер мало по сравнению с числом потенциальных центров, на которых они образуются. [c.23]

Можно отметить следующие общие закономерности переноса энергии возбуждения экситонами. Энергия экситонов близка к [123], чего в принщ1пе вполне достаточно для радиолиза адсорбированных молекул. Радиационно-химический выход экситона существенно выше выхода сверхравновесных носителей заряда и в диэлектриках с шириной запрещенной зоны 7-10 эВ составляет 8-10 1/100 эВ. Более высокий выход экситонов связан с меньшим значением пороговой энергии Е ж л Ед, чем для образования свободной пары. Передача экситона по атомам решетки, а также к адсорбированным молекулам осуществляется посредством квантовомеханического резонанса [123, 124]. Константа скорости переноса при этом связана со спектром поглощения (или испускания) молекулы следующим образом [c.67]

Большое число работ в последние годы посвящено вопросу об испускании экситона в молекулярных кристаллах. Обзор этих работ был сделан Мак-Клюром ([32], стр. 41). Теория экситонов дает основание полагать, что низший возбужденный уровень в молекулярном кристалле соответствует низшей компоненте экситонной полосы. Так как обычно верхние возбужденные состояния при внутренней конверсии переводятся в низшее возбужденное состояние за время, малое по сравнению со временем жизни перехода с излучением, то флуоресценция должна иметь место исключительно с низшего экситонного уровня. Экспериментальные данные не подтверждают этого заключения. Действительно, в случае нафталина при низких температурах (4° К, 20° К) наблюдается резкая одиночная поляризованная вдоль оси а полоса излучения и она находится у низкочастотного края полосы поглощения, соответствующей компоненте Ви- У нее полностью отсутствует колебательная структура в соответствии с представлениями [c.115]

Мак-Клюр приходит к выводу, что полоса испускания нафталина 31 062 см вызвана локализованными экситонами, захваченными дефектами решетки. А. Ф. Прихотько и М. Т. Шпаком (см. ссылку [55] в обзоре [c.116]

В действительности имеются два механизма экситонной люминесценции у дефектов кристаллов. Во-первых, дефекты приводят к образованию местных уровней возбуждения, которые лежат ниже, чем уровни свободного экситона. Перенос энергии к дефекту приводит к захватыванию ее и последующему испусканию, о чем уже говорилось. Во-вторых, имеется механизм, по которому свободные экситоны преобразуются в фотоны без сопутствующей этому процессу локализации электронной энергии возбуждения. Для того чтобы понять, как это происходит, надо четко представлять, что схема, в которой экситоны и фотоны рассматриваются как совершенно независимые разделенные категории, исключая момент поглощения или испускания, является только приближением. В. М. Агранович показал, что это представление появляется вследствие пренебрежения в гамильтониане запаздывающим взаимодействием электронов. Учет запаздывания , которое возникает из-за конечной скорости распространения взаимодействия (скорость света), приводит к смещению экситонов и фотонов и появлению того, что он называет поляритонами. Дефекты кристалла оказывают возмущающее действие на поляритоны, приводя, по-видимому, к усилению их фотоноподобного характера и тем самым к испусканию. Численные оценки относительной скорости этих двух процессов, выполненные для антрацена при 20° К, показывают, что более предпочтительной является вторая, нелокализованная модель, для которой скорость больше на порядок или даже выше. [c.117]

Следует рассмотреть еще одну группу экспериментальных результатов, относящихся к микрокристаллам [28, 68], для которых время высвечивания оказалось равным. 6 нсек, что меньше, чем (тож)о = 10 нсек, которое было получено в случае слоев толщиной 0,1 мк. Высказано предположение, что этот эффект обусловлен уменьшением размеров микрокристаллов до значений того же порядка, что и средняя длина свободного пробега экситона / в кристалле, которая составляет 0,1 мк 3, 72]. Когда й /, средняя длина свободного пробега экситона будет искусственно уменьшена вследствие встречи с поверхностью кристалла, что приводит к преждевременной флуоресценции или тушению и, как следствие, к уменьшению т до величины, не превышающей (тож)о- Экспериментальные данные в подтверждение сказанного были недавно получены Шмилленом [73], который определил т и отношение Я интенсивностей первых двух колебательных максимумов в спектре испускания антрацена в порошке. Это отношение увеличивается [c.184]

Имеются и другие экспериментальные и теоретические данные, подтверждающие теорию триплет-триплетной аннигиляции. Различные исследователи [184—186] возбуждали флуоресценцию (переходы 5i — 5о) в антрацене (3,4 эв) и в других органических кристаллах, используя в качестве интенсивного источника излучения рубиновый лазер, дающий фотоны с энергией 1,79 эв. Основное быстрое испускание отнесено [184, 185] за счет двухфотонного возбуждения в состояние 5i. Кеплер с сотр. [186] исследовал затухание замедленной флуоресценции авторы показали, что она соответствует возбуждению и бимолекулярной аннигиляции экситонов триплетного состояния Ti, приводящей к появлению экситонов синглетного состояния Si. Затухание является бимолекулярным процессом, который впоследствии начинает подчиняться экспоненциальному закону, когда соответствует мономолекулярному затуханию экситонов триплетного состояния. Штернлихт, Найман и Робинсон [187, 188] развили теорию миграции триплетных экситонов в органических кристаллах, а также триплет-триплетной аннигиляции и медленной флуоресценции. Бирке и Кинг [189] сформулировали теорию медленной компоненты сцинтилляций в органических системах, в которой рассматривается диффузия триплетных экситонов из начальной колонки ионов и их последующая бимолекулярная аннигиляция, приводящая к появлению медленной флуоресценции. Теоретические кривые затухания медленной компоненты сцинтилляций хорошо согласуются с экспериментальными результатами, полученными для транс-стильбена [88] и антрацена [190], параметры диффузии триплетных экситонов близки к значениям, полученным Кеплером с сотр. [186]. Наиболее прямое доказательство рассмотренной выше природы медленной компоненты сцинтилляции вытекает из недавних экспериментов Носворти и Кина [191]. Используя импульсное возбуждение растворов антрацена, очищенных от кислорода пучком электронов с энергией 4 Мэе при продолжительности импульса [c.195]

Таким образом, отличие механизмов переноса возбуждения когерентными и некогерентными экситонами проявляется в температурной зависимости коэффициента диффузии. Понижение температуры наряду с замедлением миграции некогерентного экситона может сильно замедлить деформационные изменения в молекулах и тем самым увеличить. Одеф, так что Тдеф > Тм- Иными словами, при понижении температуры некогерентный экситон может превратиться в когерентный. Процесс захвата экситонов в ловушках сопровождается смеш ением равновесных конфигураций молекул и испусканием (поглош ение) фонона в решетке и, вообш е говоря, зависит от температуры. [c.407]

Экситон — водородоподобное связанное состояние электрона проводимости и дырки. Соответствует электронному возбуждению в диэлектрике или полупроводнике. Способен мигрировать по кристаллу, но при этом не происходит ни переноса заряда, ни переноса массы. В молекулярном кристалле экситон (экситон Френкеля) — возбуждение электронной системы отдельной молекулы, распространяющееся по кристаллу в виде волны. В ионных кристаллах радиус экситонов больше размеров постоянной кристаллической решетки (экситон промежуточного радиуса), в полупроводниках экситон имеет очень большие радиусы (экситон Ванье — Мотта). Время жизни экситонов невелико— электрон и дырка рекомбинируют с испусканием фотона за времена 10 -г-10 с. Экситоны могут также распадаться безызлучательно, например при захвате дефектом решетки. Экситон имеет характеристическое оптическое поглощение. [c.53]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология