Dipolе-центр у кристалах селеніду цинку
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe67.1.62Ключові слова:
ZnSe, центри свiчення у кристалофосфорах, люмiнесценцiя, Dipole-центрАнотація
Встановлено, що вiдома смуга свiчення з максимумом бiля 630 нм в нелегованих кристалах ZnSe зумовлена рекомбiнацiєю як вiльних електронiв на локалiзованих дiрках, так i рекомбiнацiєю вiльних дiрок на локалiзованих електронах. Такий результат вдалося отримати завдяки порiвнянню мiж собою, по-перше, експериментальних значень стацiонарних iнтенсивностей люмiнесценцiї зi значеннями iнтенсивностей фосфоресценцiї та термостимульованої люмiнесценцiї, i, по-друге, величин провiдностi при стацiонарних умовах з кривими релаксацiї струму та термостимульованої провiдностi. Для пояснення нетипових спектральних особливостей смуги свiчення 630 нм, запропоновано iснування комплексного (не точкового) центра, на якому можуть альтернативно реалiзовуватись обидва механiзми рекомбiнацiї. Такий центр можна назвати Dipole-центром. Для багато-центрової моделi кристалофосфору з присутнiм у ньому Dipole-центром рекомбiнацiї проведено теоретичний аналiз i встановлено, що саме цей центр зумовлює широку смугу свiчення iз загальним максимумом при 630 нм. Це дозволяє запропонувати сцинтиляцiйний матерiал нового типу – з Dipole-центром у ролi центра свiчення, який не потребує пасток для забезпечення високого виходу люмiнесценцiї.
Посилання
V.I. Gavrilenko, A.M. Grekhov, D.V. Korbutyak, V.G. Litovchenko. Optical Properties of Semiconductors: A Handbook (Naukova Dumka, 1987) (in Russian).
N.K. Morozova, V.A. Kuznetsov, V.D. Ryzhikov. Zinc Selenide: Receiving and Optical Properties (Nauka, 1992) (in Russian).
V.E. Lashkarev, A.V. Lyubchenko, M.K. Sheinkman. Nonequilibrium Processes in Photoconductors (Naukova Dumka, 1981) (in Russian).
L.V. Atroshchenko, S.F. Burachas, L.P. Galchinetskii, B.V. Grinev, V.D. Ryzhikov, N.G. Starzhinskii. Scintillation Crystals and Ionization Radiation Detectors on Their Base (Naukova dumka, 1998) (in Russian).
I. Dafinei, M. Fasoli, F. Ferroni et al. Low temperature scintillation in ZnSe crystals, IEEE Trans. Nucl. Sci. 57, 1470 (2010).
https://doi.org/10.1109/TNS.2009.2035914
N. Starzhinkiy B. Grinyov, I. Zenya, V. Ryzhikov, L. Gal'-chinetskii, V. Silin. New trends in the development of AIIBVI-based scintillators. IEEE Trans. Nucl. Sci. 55, 1542 (2008).
https://doi.org/10.1109/TNS.2008.921929
V.D. Ryzhikov et al. Properties of semiconductor scintillators ZnSe(Te,O) and integrated scintielectronic radiation detectors based thereon. IEEE Trans. Nucl. Sci. 48, 356 (2001).
https://doi.org/10.1109/23.940080
M.S. Brodyn, V.Ya. Degoda, B.V. Kozhushko, A.O. Sofiienko, V.T. Vesna. Monocrystalline ZnSe as an ionising radiation detector operated over a wide temperature range, Radiat. Meas. 65, 36 (2014).
https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2014.04.016
V.Ya. Degoda, A.O. Sofiienko. Effect of traps on current impulse from X-ray induced conductivity in wide-gap semiconductors. Physica B 426, 24 (2013).
https://doi.org/10.1016/j.physb.2013.05.041
V.Ya. Degoda, N.Yu. Pavlova, G.P. Podust, A.O. Sofiienko. Spectral structure of the X-ray stimulated phosphorescence of monocrystalline ZnSe. Physica B 465, 1 (2015).
https://doi.org/10.1016/j.physb.2015.02.021
M. Alizadeh, V.Ya. Degoda, B.V. Kozhushko, N.Y. Pavlova. Luminescence of dipole-centers in ZnSe crystals. Funct. Mater. 24, 206 (2017).
https://doi.org/10.15407/fm24.02.206
U. Kuhn, F. L¨uty. Paraelectric behavior of OH−-dipole centers in KCl crystals, Solid State Commun. 2, 281 (1964).
https://doi.org/10.1016/0038-1098(64)90326-6
U. Kuhn, F. L¨uty. Paraelectric behavior of OH−-dipole centers in KCl crystals. Solid State Commun. 88, 897 (1993).
https://doi.org/10.1016/0038-1098(93)90265-O
A.K. Kadashchuk, N.I. Ostapenko, Yu.A. Skryshevskii, V.I. Sugakov, T.O. Susokolova. Clusters of dipole chargecarrier capture centers in organic crystals. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 201, 167 (1991).
https://doi.org/10.1080/00268949108038646
B.S.H. Royce, S. Mascarenhas. Dipole centers and optical absorption in CaF2:Ce3+. Phys. Rev. Lett. 27, 970 (1971).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.27.970
R.A. Maier, T.A. Pomorski, P.M. Lenahan, C.A. Randall. Acceptor-oxygen vacancy defect dipoles and fully coordinated defect centers in a ferroelectric perovskite lattice: Electron paramagnetic resonance analysis of Mn2+ in single crystal BaTiO3. J. Appl. Phys. 118, 164102 (2015).
https://doi.org/10.1063/1.4934505
R. Baltramiejunas, V.D. Ryzhikov, V. Gavryushin, A. Kazlauskas, G. Raciukaitis, V.I. Silin, D. Juodzbalis, V. Stepankevicius. Luminescent and nonlinear spectroscopy of recombination centers in isovalent doped ZnSe : Te crystals. J. Luminesc. 52, 71 (1992).
https://doi.org/10.1016/0022-2313(92)90234-Z
U. Philipose, S. Yang, T. Xu, H.E. Ruda. Origin of the red luminescence band in photoluminescence spectra of ZnSe nanowires. Appl. Phys. Lett. 90, 063103 (2007).
https://doi.org/10.1063/1.2457190
V. Ryzhikov, B. Grinyov, S. Galkin, N. Starzhinskiy, I. Rybalka. Growing technology and luminescent characteristics of ZnSe doped crystals. J. Cryst. Growth 364, 111 (2013).
https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2012.11.034
K. Katrunov, V. Ryzhikov, V. Gavrilyuk, S. Naydenov, O. Lysetska, V. Litichevskyi. Optimum design calculations for detectors based on ZnSe(Te, O) scintillators. Nucl. Instrum. Methods A 712, 126 (2013).
https://doi.org/10.1016/j.nima.2013.01.065
V.M. Koshkin, A.Ya. Dulfan, V.D. Ryzhikov, L.P. Gal'-chinetskii, N.G. Starzhinskiyet. Thermodynamics of isovalent tellurium substitution for selenium in ZnSe semiconductors. Funct. Mater. 8, 708 (2001).
L.V. Atroschenko, L.P. Gal'chinetskii, S.N. Galkin et al. Structure defects and phase transition in telluriumdoped ZnSe crystals. J. Cryst. Growth 197, 475 (1999).
https://doi.org/10.1016/S0022-0248(98)00964-6
Woo Gyo Lee, Yong Kyun Kim, Jong Kyung Kim, N. Starzhinskiy, V. Ryzhikov, B. Grinyov. Properties of ZnSe:Te,O crystals grown by Bridgman-Stockbarger method. J. Nucl. Sci. Technol. 45, 579 (2008).
https://doi.org/10.1080/00223131.2008.10875921
J. Mickevicius, G. Tamulaitis, P. Vitta, A. Zukauskas, N. Starzhinskiy, V. Ryzhikov. Characterization of ZnSe(Te) scintillators by frequency domain luminescence lifetime measurements. Nucl. Instrum. Methods A 610, 321 (2009).
https://doi.org/10.1016/j.nima.2009.05.093
M. Alizadeh, V.Ya. Degoda. The spectra of X-ray and photoluminescence of high-resistance crystals of ZnSe. Ukr. J. Phys. 63, 557 (2018).
https://doi.org/10.15407/ujpe63.6.557
M.V. Fok. Separation of Complex Spectra into Individual Bands Using the Generalized Alentsev Method (Trudy FIAN SSSR, 1972) (in Russian).
M.S. Brodyn, V.Ya. Degoda, N.Yu. Pavlova, G.P. Podust, Ya.P. Kogut, M. Alizadeh, B.V. Kozhushko. The components of 630-nm band in ZnSe and their recombination mechanisms, Optik 208, 164139 (2020).
https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.164139
A.F. Lubchenko. Quantum Transitions in Impurity Centers of Solids (Naukova Dumka, 1978) (in Russian).
V.Ya. Degoda, M. Alizadeh, N.O. Kovalenko, N.Yu. Pavlova. The dependencies of X-ray conductivity and X-ray luminescence of ZnSe crystals on the excitation intensity. Adv. Condens. Matter Phys. 2018, 1515978 (2018).
https://doi.org/10.1155/2018/1515978
V.Ya. Degoda, M. Alizadeh, Ya.P. Kogut, N.Yu. Pavlova, S.V. Sulima. The influence of UV excitation intensity on photoconductivity and photoluminescence in ZnSe monocrystals. J. Luminesc. 205, 540 (2019).
https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2018.09.051
M.V. Fok. Introduction to Luminescence Kinetics of Crystallophosphors (Nauka, 1964) (in Russian).
V.V. Antonov-Romanovskii. Photoluminescence Kinetics of Crystallophosphors (Nauka, 1966) (in Russian).
R.H. Bube. Photoconductivity of Solids (John Wiley and Sons, 1960).
A. Rose. Concepts in Photoconductivity and Allied Problems (Interscience Publishers, 1963).
S.M. Ryvkin. Photoelectric Effects in Semiconductors (Consultants Bureau, 1964).
V.Ya. Degoda, A.F. Gumenyuk, Yu.A. Marazuev. Kinetics of Recombination Luminescence and Conductivity of Crystallophosphors (Kyiv Nat. Univ. Publ. House, 2016) (in Ukrainian).
V.Ya. Degoda, M. Alizadeh. Parameters of charge carrier traps in ZnSe. Ukr. J. Phys. 64, 300 (2019).
https://doi.org/10.15407/ujpe64.4.300
M. Alizadeh, V.Y. Degoda, G.P. Podust, N.Y. Pavlova. Observation of the kinetic buildup of x-ray conduction current in ZnSe crystals. J. Appl. Phys. 128, 015702 (2020).
https://doi.org/10.1063/5.0003306
V.Ya. Degoda, M. Alizadeh, N.O. Kovalenko, N.Yu. Pavlova V-I characteristics of X-ray conductivity and UV photoconductivity of ZnSe crystals, J. Appl. Phys. 123, 075702 (2018).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
