Центры люминесценции

Люминесценция К. может происходить как в результате возбуждения непосредственно центров люминесценции, так и при поглощении энергии возбуждения кристаллич. решеткой К. и передаче ее центрам люминесценции. [c.535]

Однако в большинстве случаев центр люминесценции — это сложное [c.8]

Явление стимуляции для цинксульфидных люминофоров в самом общем виде объясняется тем, что под действием ИК-лучей электроны, находящиеся на ловушках, освобождаются и могут принять участие в рекомбинации с ионизованными центрами люминесценции. [c.25]

Возбуждение электронами центров люминесценции [c.107]

Пайпер и Вильямс [66] предполагают, что ударная ионизация центров люминесценции происходит около барьера обеднения вблизи отрицательного электрода, где возникает необходимая для этого большая величина напряженности поля. Электроны, участвующие в процессе ударной ионизации, освобождаются полем с уровней захвата. Однако эта теория рассматривает явления, относящиеся к монокристаллам. [c.139]

Энергетическая модель зерна электролюминофора, предложенная Верещагиным [7, с. 108] в отсутствие поля, показана на рис. VI.14, а. При включении поля (рис. VI.14, 6) барьер у катода включен в запирающем направлении. Вошедшие в него ий электродов (или кристаллов) электроны за счет ударной ионизации создают электроны, которые отводятся в правую часть кристалла, и дырки. Последние отводятся в левую часть кристалла и могут захватываться ловушками. После выключения поля дырки могут при возвращении в область возбуждения захватываться центрами люминесценции. Электроны после выключения поля также возвращаются в область возбуждения и их рекомбинация с дырками дает вспышку около катода. Если знак поля изменяется, то аналогичный процесс ударной ионизации протекает в правом барьере (рис. VI.14, а). [c.140]

По-видимому, центры люминесценции самария в ИАГ аналогичны центрам люминесценции европия. В спектрах люминесценции заметен также вклад неконтролируемой примеси хрома. Ионы хрома дают в спектрах люминесценции интенсивную дублетную [c.202]

Люминофоры — это вещества, способные люминесцировать при различных видах возбуждения. Неорганические люминофоры — фосфоры, имеющие кристаллическое строение, относят к кристаллофосфорам. Свечение люминофора может быть обусловлено как свойствами его основного вещества, так и примесями — активаторами. При этом активатор образует в основном центры люминесценции. Люминофоры применяют для преобразования различных видов энергии в световую. Спектры возбуждения и излучения различных фотолюминофоров могут лежать в интервале от коротковолнового ультрафиолетового до ближнего инфракрасного диапазона. Ширина спектральных полос варьируется от тысяч ангстрем для органолюминофоров до единиц ангстрем для кристаллофосфоров, активированных РЗЭ. Длительность послесвечения различных люминофоров колеблется от 10 с для органолюминофоров до нескольких часов для кристаллофосфоров. [c.294]

Одноатомность центров свечения была также найдена независимым путем [78]. Авторы этой работы применили к активированным кристаллофосфорам теорию ансамблей. Идентичность или во всяком случае близость центров люминесценции и катализа была показана и в ряде других работ лаборатории. Единичные 2п-атомы, действующие каталитически на поверхности 2пО, вероятно, [c.36]

В ЭТИХ активаторных полосах возбуждения обычно много меньше, чем в полосах поглощения, характерных для основного материала, причем отношение этих двух коэффициентов того же порядка, что и отношение количеств активатора и основного вещества. В таких случаях ясно, что возбуждение происходит в центрах люминесценции. [c.95]

Возможны также случаи, когда энергия, поглощенная основной решеткой, передается центру люминесценции, возбуждая в нем электрон. Доказать наличие этого процесса при оптическом возбуждении трудно, хотя вполне возможно, что экситоны и электроны, образующиеся при поглощении в основных полосах ( полосах решетки ), передают свою энергию центру люминесценции, который при этом возбуждается. Так как экситоны постепенно теряют свою энергию тепловым путем, а электроны стремятся рекомбинировать с положительными дырками, то квантовый выход люминесценции в этих случаях вторичного возбуждения экситонами или электронами гораздо меньше, чем при прямом возбуждении самих центров. Во всех случаях, когда квантовый выход для оптического возбуждения близок к единице, у фосфора наблюдаются новые полосы поглощения, расположенные в области больших длин волн, чем основные полосы поглощения решетки. [c.95]

Фосфоресценция. Существует два главных типа фосфоресценции. Первый тип характеризуется тем, что запаздывание излучения света происходит вследствие задержки возбужденного электрона в возбужденном состоянии в самом центре люминесценции. Если переход в основное состояние запрещен, то время пребывания в возбужденном состоянии будет порядка 10 сек. При вероятности перехода А и числе электронов в возбужденном состоянии п [c.98]

Если электроны вместо непосредственного безызлучательного перехода из ловушек в излучающее состояние предварительно переводятся в зону проводимости, то затухание люминесценции будет происходить преимущественно по другому закону. Предположим, что фосфор облучался достаточно долго, так что все ловушки заполнены. Во время фосфоресценции электроны переходят из ловушек в зону проводимости со скоростью kn. Они могут быть захвачены или одним из п свободных центров люминесценции, или одной из Пд — П незанятых ловушек. Предполагая, что поперечные сечения захвата для центров и ловушек равны, получаем дифференциальное уравнение [c.100]

Таким образом, изучение люминесценции дает полезные сведения об энергетических состояниях твердых фосфоров. Многие полученные до настоящего времени экспериментальные данные можно обосновать теоретически, исходя из рассмотренных здесь моделей, хотя некоторые детали еще требуют объяснения. Вопросы о природе электронных ловушек в тех случаях, когда по данным о кинетике фосфоресценции можно думать, что сами центры люминесценции не являются ловушками, мы здесь не рассматривали. [c.102]

В первом случае поглощение сопровождается либо переходом электронов внутри электронной оболочки активатора на более высокие энергетические уровни, либо полным отрывом электрона от активатора и переходом активатора ионизованное состояние (образуется дырка ). Во втором случае, при поглощении энергии основой, в основном веществе образуются дырки и электроны. Дырки могут мигрировать по кристаллу и локализоваться на центрах люминесценции. Излучение происходит в результате возвращения электронов на более низкие (исходные) энергетические уровни Или при воссоединении (рекомбинации) электрона с ионизованным центром (дыркой). Люминофоры, в которых люминесценция (поглощение и излучение энергии) связана с электронными переходами в пределах люминесцентного центра, получили название характеристических. Активаторами в таких люминофорах являются ионы переходных и редкоземельных элементов, а также ртутеподобные ионы. Кри- еталлическая решетка основы, как правило, мало влияет на электронные переходы внутри центра, поэтому спектры возбуждения и люминесценции в основном определяются природой активатора. [c.5]

Однако наряду с развитием представлений о рекомбинационном механизме свечения щелочно-галоидных фосфоров в работах ряда исследователей развивалась также идея о том, что фосфоресценция этих фосфоров носит метастабильный характер [237, 331, 332]. На основе представлений о метастабильном характере свечения указанных фосфоров их длительное послесвечение объясняется наличием в центрах люминесценции метастабильных уровней. Переход электронов с этих уровней в основное состояние может осуществиться лишь после их перехода с затратой энергии активации на другой возбужденный уровень, с которого переход в основное состояние не ограничен каким-либо запретом. [c.237]

Примесные атомы и ионы также могут захватывать электрон или дырку, в результате чего изменяют полосу поглощения кристалла и его окраску. Ц. о., будучи центрами захвата электронов и дырок, могут служить центрами люминесценции ъкристаллофосфорах. Если поглощение центра люминесценции находится в области собств. поглощения кристалла, то он будет люминесцировать, не являясь Ц. о. [c.343]

Активаторы (от лат. a tivus — активный, деятельный), В химии 1) вещества (промоторы), добавление которых к катализатору увеличивает его активность, избирательность или устойчивость. Напр,, железный катализатор синтеза аммиака содержит несколько процентов активирующих веществ AI2O3, К2О. Оксид ванадия (V) — катализатор окисления SOa в ЗОз — активируют добавками оксидов щелочных металлов 2) атомы элементов, вводимые в небольших количествах в кристаллическую решетку кристаллофосфоров, образующие вместе с окружающими их атомами решетки центры люминесценции кристаллофосфоров. Для кристаллофос-(юра сульфида цинка А, являются Си, Ag, Au, Mn, редкоземельные элементы для флюорита СаРг— редкоземельные элементы 3) вещества, способствующие коррозии, напр,, ионы водорода, кислород, растворенный в воде 4) вещества, усиливающие действие ферментов. [c.10]

С активаторами связывают представление о центрах люминесценции. Химическое состояние активаторов в кристаллической решетке и структура центров люминесценции до сих пор являются предметом многочисленных исследований. Различие в валентном состояний активатора, вошедшего в решетку основания, -его положение в ней (замеш ение иона в узле, междуузельное положение), ближайшее окружение активатора и наличие соактиваторов (примесей, внедряющихся с активатором и связанных с ним) — все это определяет структуру центра и его свойства. [c.5]

Свет может поглощаться как решеткой основы (полоса поглощения в этом случае называется основной или фундаментальной), дак и центрами люминесценции (примесное поглощение). Поэтому поглощение п спектральная область, в которой оно происходит, впре-деляются свойствами активатора и кристаллической решетки. У боль-пганства люминофоров основная полоса поглощения расположена в УФ-области спектра (рис. 1.1). Как следует из рис. 1.1, граница основной полосы поглощения 2пЗ Си соответствует X = 334 нм. Полоса с максимумом при % = 360 нм обусловлена поглощением центрами люминесценции (ионами меди). Увеличение концентрации меди приводит к росту максимального поглощения. [c.7]

У многополосных люминофоров спектры при фото- и катодовозбуждении иногда различаются из-за того, что при большей плотности тока возбуждения в последнем случае длинноволновая полоса может быть подавлена. При фото-возбуждении свет может проникать глубже в кристаллы люминофора и излучение в коротковолновой части спектра может ослабляться в большей степени вследствие поглощения центрами люминесценции. [c.11]

Поскольку часть поглощаемой люминофором энергии превращается в тепло, постольку величина энергетического выхода характеризует полноту преобразования энергии возбуждения в энергию люминесценции. Наибольший выход следует ожидать в том случае, когда энергия поглощается непосредственно самим центром люминесценции. Если же энергия поглощается основным веществом, например в случае рекомбинационных люминофоров, то при этом образуются электроны и дырки, которые при перемещении по решетке могут захватываться ловушками. Это, а также оезызлучательная рекомбинация дырок с электронами, приводит к уменьшению энергетического выхода. [c.12]

Появление волн яркости объясняют следующим [34, 36, 38]. В течение каждого полупериода на участке кристалла электролюминофора, который соприкасается с катодом, происходит ионизация центров свечения. Часть электронов при этом не успевает рекомбинировать с центрами люминесценции и поле отгоняет их к другому краю кристалла. В следуюпщй полупериод электроны возвращаются и наступает рекомбинация, сопровождающаяся излучением. В этом видят иричину появления вторичных пиков на волнах яркости. [c.18]

Исследование затухания люминофоров ZnS-Си и ZnS-Ag [42] показало, что на начальных стадиях закон затухания отличается от закона Беккереля, причем время, в течение которого наблюдается отклонение, уменьшается прн З еличении интенсивности возбуяодающего света. На дальних стадиях закон Затухания переходит в гиперболический. Отклонение закона затухания от простого гиперболического объясняется тем, что в люминофорах существуют ловушки различной глубины, и кинетика свечения зависит от распределения элек- онов между центрами люминесценции и ловушками. Из расчетов, проведенных Фоком [3, с. 43], следует, что в том случае, когда большая часть электронов Из зоны проводимости попадает не на ловушки, а рекомбинирует с ионизованными центрами, закон затухания будет экспоненциальным (это соответствует начальному участку на кривой затухания). По мере затухания люминесценции число ионизованных центров уменьшается и вероятность. [c.21]

Электролюминофоры, возбуждаемые переменным полем. Возникновение электролюминесценции впервые было объяснено Дестрио [64], который предположил, что центры люминесценции могут возбуждаться за счет соударений с электронами, ускоряемыми электрическим полем. Теория этого явления была подробно развита Кюри [65], но она не смогла объяснить того обстоятельства, что электролюминесценция возникает уже при сравнительно небольших напряженностях поля (порядка десятков киловольт на 1 см). [c.139]

Для объяснения процессов, которые происходят в порошкообразных люминофорах, помещенных в диэлектрик, Залм [3] предположил, что источником электронов служит поверхностный слой GujS, покрывающий кристаллы электролюминофоров. При возбуждении электрическим полем электроны переходят из ugS к положительному концу кристалла и, соударяясь с центрами люминесценции, ионизуют последние. Прп этом часть электронов может отгоняться нолем из области ионизации п захватываться на ловушках. Выключение поля или перемена знака приводит к возврату электронов и рекомбинации их с центрами излучения, в результате чего происходит излучение. Этим объясняются волны яркости, о которых говорится на стр. 18. [c.139]

Дальнейшее развитие представлений о механизме электролюминесценции связано с исследованием под микроскопом свечения кристаллов электролюминофоров. В работах [59, 69—72] показано, что это свечение сосредоточено в отдельных точках (или линиях). Предполагается [69], что светящиеся линии, наблюдаемые под микроскопом, обусловлены линейными дефектами в кристаллах ZnS. Так как свеченио по длине линии неравномерно (ярче всего светится голова линии), то, цо-видимому, начало линии находится в плоскости р— г-перехода. Механизм электролюминесценцип определяется двумя стадиями. На первой — стадия активации — положительное напряжение приложено к тг-области, а отрицательное — к р-области. Это приводит к миграции электронов и дырок из области р—тг-перехода. Вторая стадия начинается при изменении знака напряжения дырки инжектируются в тг-область, захватываются на линейных дефектах и переносятся к центрам люминесценции. При рекол1бинации электронов с дырками происходит излучение. [c.139]

На поверхности кристаллов ZnS и внутри его образуются энергетические барьеры, связанные с возникновением нарушений и выделением фазы ujjS. Эти барьеры появляются так же при соприкосновении зерен электролюминофора друг с другом или с электродами. При этом возможна дополнительная инжекция носителей, так как яркость свечения в этих случаях возрастает. Возбуждение центров люминесценции происходит около барьера однако при рассмотрении процесса следует принимать во внимание падение напряжения на барьере и в толще кристалла. Это позволяет интерпретировать ряд явлений электролюмине/ цен-ции, например зависимость от температуры (см. стр. 19). [c.140]

Стабильность светодиодов [90]. Эффективность большинства светодиодов уменьшается в процессе эксплуатации при плотности тока 10 А-см- . Замечено также старение в процессе хранения (без эксплуатации). Оба процесса деградации связывают с внешними факторами — с наличием поверхностных загрязнений, трещин, царапин, а также с разогревом при эксплуатации. Внутренние факторы, влияющие на процесс деградации , не совсем ясны. Установлено, что старение связано с появлен11ем безизлучательных центров рекомбинации в области объемного заряда. Природа этого безызлучательного канала неясна. Кроме того, в процессе деградации мало изменяется число центров люминесценции и не появляются новые центры свечения с энергией переходов более 1 эВ. Заметная деградация наблюдается, как правило, при прямом смещении. [c.154]

Полученные спектры люминесценции ИАГ и АИТ с европием не отличаются от приведенных П, А. Арсеньевым и другими исследователями и соответствуют центрам люминесценции, образующимся при замещении иттрия европием. Точечная группа симметрии центров люминесценции европия в ИАГ и ЛАГ близка к D2. В этом случае электродипольные переходы менее интенсивны, чем магнитодипольный Dq— F переход, поэтому при получении спектров возбуждения ИАГ и ЛАГ люминесценция регистрировалась в области штарковских компонент Dq— F перехода (табл. 56). При возбуждении АИТ люминесценция регистрировалась в области Dq— 2 перехода. Для интерпретации ЭК-полосы в спектрах люминесценции ЛАГ, ИАГ и АИТ (участки спектров в области >Do—То перехода иона Еи +, см, рис. 79) использовались ИК и КР спектры гранатов и алюминатов, изученные В. П. На-реллом, П. Алэном, Дж, Мейсом, а также ЭК спектры неодима [13] н иттербия, изученные Р. А. Бучаненом в гранатах. Согласно [c.200]

Фотоактивности адсорбционных катализаторов отвечает также специфичность их люминесцентных и отражательных свойств. В работах [22,70] было найдено, что нанесение небольших количеств 10 монослоя) платины на силикагель и алюмогель резко снижает их отражательную и люминесцентную способность. Это тушащее действие зависит от природы металла и носителя, например для платины оно в 20 раз сильней, чем для серебра. Наиболее сильное тушение малыми дозами нанесенной платины происходит на носителях типа диэлектриков — на алюмогеле, сернокислом барие, двуокиси циркония и менее эффективно на полупроводниковых носителях, что соответствует найденному ряду фоточувствительности адсорбционных катализаторов. Эти центры высвечивания (они же центры люминесценции) представляют ловушки энергии, в которых поглощенная энергия излучается в виде световых квантов без значительной растраты на тепловые колебания. Чтобы прощупать более глубокие слои носителя и состояние его электронного газа, автором с Крыловой [55] были развиты исследования адсорбционных катализаторов методом экзоэлектронной эмиссии [71—75], вызывавшейся обработкой катализатора рентгеновыми лучами или бомбардировкой электронами с энергией в несколько киловольт. Экзоэлектронная эмиссия (эффект Крамера) представляет последствие такой обработки образцов и выражается в низкотемпературном доричардсоновском испускании электронов их поверхностью. Изучение экзоэлектронной эмиссии с пустого носителя и носителя, заполненного в той или иной степени атомами катализатора, позволяет охарактеризовать степень влияния электронного газа носителей различной природы на активность нанесенного металла и обратно — влияния этого металла на экзоэлектронную активность носителя. Было найдено, что концентрация и состояние электронного газа на разных носителях при разных степенях заполнения поверхности платиной сильно отлично. Однако это единообразно не сказывается на катализе. Следовательно, электронный газ носителя, в который погружены атомные, например платиновые, активные центры, определенным образом не сказывается [c.35]

Предполагается, что люминесценция связана с наличием ионов примеси, рассеянных по решетке в атомарно-дисперсном состоянии, причем центром люминесценции является сам ион примеси и расположенная около этого иона часть кристалла, где чужеродный ион влияет на основную решетку. В некоторых случаях активация может быть достигнута простым нагреванием фосфора без непосредственного введения примесей. Например, в сульфиде цинка люминесценция может быть обусловлена сверхстехиометрическим избытком цинка, расположенного в виде отдельных атомов в междуузлиях. Таким образом, избыточный сверхстехиометрический цинк сам представляет собой активирующую примесь . [c.94]

Передача поглощенной решеткой энергии центрам люминесценции является вполне вероятной при облучении фосфоров электронами, рентгеновскими лучами или а-частицами. Большая часть поглощенной энергии в этих случаях идет на образование электронов проводимости и положительных дырок если одна из дырок подойдет близко к центру, она может захватить из него электрон, так что конечный результат будет таким же, как и при прямом возбуждении электронов в центрах. Электроны проводимости рекомбинируют далее с ионизованными центрами, освобождая в этом процессе энергию. Фосфоресценция отличается от флуоресценции тем, что элек-троныдолжны на некоторое время задерживаться в метастабильных состояниях (ловушках), откуда они постепенно освобождаются в результате теплового возбуждения, прежде чем рекомбинируют с центрами (рис. 6). При прямом возбуждении центра люминесценции электрон не обязательно должен переходить в зону проводимости, так как ловушки могут представлять собой просто возбужденные состояния, локализованные в пределах самого центра [27]. [c.95]

Р и с. 6. Схема возбуждения центра люминесценции. а — прямое возбуждение центра люминесценции при иоглош,ени 1 в его собственной полосе б — вторичное возбуждение центра посредством передачи энергии, поглощенной решеткой (о — положительная дырка). [c.96]

Люминесценцию чистых твердых соединений можно объяснить точно так же, как и люминесценцию атомов и молекул. Обычно твердые тела содержат атом или группу атомов, действующие как центры люминесценции, на которых могут пр оисходить ак поглощение, так и испускание света. Например, для солей некоторых редкоземельных элементов (Се, Рг, N(1) таким центром оказывается ион металла с переходами между и 4/-орбиталями. У органических веществ этот центр представляет собой хромофорную группу с двойной или тройной связью, например —М=Ы—, —С = Ы и т. д. В этом случае наличие твердого состояния не является необходимым условием появления люминесценции — такие вещества дают флуоресценцию и в растворе. [c.97]

Е — энергия L — центр люминесценции М — метастабильный уровень (электронная ловушка) Л — поглощение — флуоресценция — медленная флуоресценция Р — фосфорес-дёнция —занятая валентная зона 2—запрещенная зона 3 —свободная зона проводимости. [c.98]

Природа люминесценции фотопроводников объясняется при помощи модели электронных энергетических зон (ср. рис. 2.34). Согласно этой модели, электроны делокализованы в. кристаллической решетке. Атомы активаторов и дефекты решетки образуют локализованные энергетические уровни (центры люминесценции L и ловушки электронов М) в запрещенной зоне. Например, в результате поглощения энергии активации электрон переносится из валентной зоны кристалла в зону проводимости затем он может либо испустить квант излучения флуоресценции и. возвратиться в осноБное состояние, либо оказаться захваченным электронной ловушкой М. При поглощении тепловой энергии электрон повтор- [c.98]

С представлениями о комплексной природе центров люминесценции не согласуются и другие полученные за последние годы весьма существенные данные. Работами автора и других исследователей, о которых речь будет ниже, бесспорно доказано, что изменения в спектрах по-глошения и люминесценции кристаллофосфоров, возникающие под действием рентгеновых лучей, обусловлены захватом ионами активирующей примеси электронов и превращением ионных центров активатора в атомарные центры. Между тем совершенно оч( видно, что отрицательные комплексы не могут играть роли электронных центров захвата. [c.154]

Оценка жесткости структуры как решающего фактора, определяющего способность вещества люминесцировать, полностью подтверждается и в случае неорганических люминесцирующих кристаллических соединений типа природных минералов. У них (как и у кристаллофосфоров) небольшая часть катионов кристаллической решетки замещена на атомы (ионы) примеси. Энергетические переходы, обусловливающие свечение, происходят в центрах люминесценции, т. е. в тех квазимолекулах, которые возникают при взаимодействии примесей с окружающими их анионами. И в этом случае, как и в органических молекулах, избыточная колебательная энергия возбу>кденного состояния распределяется по внутренним степеням свободы — но осцилляторам кристалла. И. есткость структуры, закрепленность атомов в их равновесных состояниях, вытекает у минералов (как и у кристаллофосфоров) из самой природы этих соединений и находит отражение в их исключительно высоких температурах плавления. В соответствии с вышесказанным эти соединения должны обладать способностью люминесцировать и действительно для минералов характерно, что большинство их люминесцирует. [c.55]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология