电子、空穴和激子的相互作用将导致局域化。许多离子晶体表现出一种有趣的现象,即价带空穴位于正常晶格中,这种现象被称为自陷。在热化过程中,空穴达到价带的顶部,并被限制在特定的阴离子中。对于碱金属卤化物晶体,这意味着一个卤化物离子转变成一个原子:X- X0。该卤原子X0将在一定程度上极化环境,并且该系统将显示出轴向弛豫,导致这种局部空穴被两个相邻的阴离子共享。这种状态被称为X2分子或Vk中心。在低温下(通常t <200 k),Vk核是稳定的,位于两个阴离子上的空穴称为自陷空穴,电离辐射后离子晶体形成自陷空穴的平均时间为10-11 s到10-12 s,这个时间比自由空穴和导带电子的复合时间短。因此,纯离子晶体中的大多数空穴很快转化为Vk中心。 Ce:YAP高温闪烁晶体的研究!用水平区熔法生长了CeYAP闪烁晶体,然后研究了不同方法生长的CeYAP晶体的光学和闪烁性质。人工CeYAP晶体好不好
除了主要掺杂的铈元素外,锆元素占很大比例,其含量超过10ppm,这应该是由于生长过程中少量氧化锆绝缘盖碎片落入熔体中造成的,但锆对YAP: Ce晶体[104]的闪烁特性有一定的积极影响。其他元素的含量太小,不足以引起足够数量的吸收中心。但晶体生长所用原料的纯度为5N,测量结果表明总杂质含量大于1ppm,已经超出纯度限值一个数量级。过量的杂质可能来自晶体生长过程或配料过程,因此在未来的生长和制备过程中应注意可能的杂质污染。河北新型CeYAP晶体型号钙钛矿结构的YAP晶体的孪晶习性很容易揭示。
在40k,由在X-ray激发的纯CsI晶体的能量效率为30%;然而,它的发光效率在室温下非常低,这就是为什么纯CsI晶体难以用于闪烁过程的原因。碱土金属氟化物,如氟化钙、氟化锶等。在室温下,激子发光仍然保持高产率。在这种情况下,我们可以讨论Vk中心在上述反应中亚稳态的作用。因此,离子晶体表现出一种非常有趣的性质,即纯晶体或没有发光中心的晶体可以产生有效的发光。这是因为在辐照过程中,晶体中会产生大量的Vk发光中心。在维克激子发光后,VK中心消失了,水晶恢复了原来的属性。
有人计算过YAP晶体的能带结构[77,78]。结果表明,该氧化物晶体的价带顶端由未结合的O2-离子组成,而价带he心主要由O2-离子的2S能级和Y3离子的4P能级的混合物组成。导带底部主要由Y3离子的4d和5S轨道组成,而Al3的3d能级在导带中占据较高的能级位置。YAP晶体的禁带宽度为7.9 eV,主要由Y-O相互作用决定,而不是Al-O相互作用。文献[26]中也报道了YAP晶体的带隙为8.02 eV。由于YAP晶体结构的各向异性,很难获得高质量的晶体,但由于其广阔的应用前景,人们对YAP晶体的生长过程做了大量的探索和研究。Ce和Mn: YAP的衰变时间明显短于Ce、Mn : YAP,其快、慢成分分别为10.8ns和34.6 ns。
YAP晶体属于扭曲钙钛矿结构的正交晶系,可视为晶格常数A=5.328,B=7.367,C=5.178的Al-O 八面体,所有顶点共享而成的三维结构,其结构如图1-7所示。一个YAP原细胞中有四个YAP分子,晶体中有两种可以置换的阳离子位置:一种是扭曲的YO12多面00置(y3半径ry=1.02);另一个接近理想的八面00置(ral=0.53)。Ce3离子的半径为1.03,取代了YAP中具有C1h对称性的Y3离子。由于失真,实际配位数相当于8。该体系中有三种稳定的化合物:(1) y3al5o12 (YAG),摩尔比为1)y2 O3al2o 3=:5;(2)摩尔比为2:1的单斜化合物y4al 2o 9(YAM);(3)摩尔比为1:1的氧化钇(YAP)。YAP是一种均匀熔化的化合物,从熔点到室温没有相变。开中频电源升温至原料全部熔化,在此过程中打开晶转,以使炉内温度分布均匀。山西科研用CeYAP晶体企业
CeYAP的TL主发光峰峰温较高(701 K)。人工CeYAP晶体好不好
国外生长的YAP单晶已达到50毫米,长约150毫米,重约1380克。随着生长技术的提高,中科院上海光学力学研究所已经能够生长出直径为50 mm的大单晶,但形状控制和质量有待进一步提高。比较了不同价离子掺杂对Ce: YAP晶体闪烁性能的影响。结果表明,二价离子掺杂对Ce: YAP晶体的闪烁性能有很强的负面影响,而四价离子掺杂有助于提高Ce:Yap晶体的部分闪烁性能。还研究了锰离子掺杂对Ce: YAP晶体性能的影响。发现YAP基体中Mn离子和Ce离子之间存在明显的能量转移过程,Ce和Mn: YAP的衰变时间明显短于Ce、Mn : YAP,其快、慢成分分别为10.8ns和34.6 ns。人工CeYAP晶体好不好
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