Министерство образования Российской Федерации

Уральский государственный технический университет - УПИ

Применение метода термолюминесцентной спектроскопии для изучения дефектных центров в диэлектрических материалах

Методические указания к лабораторному практикуму по курсу "Физика твердого тела" для студентов физико-технического факультета дневной формы обучения специальности 190200 - Приборы и методы контроля качества и диагностики

Екатеринбург 2001

УДК 539.1

Составители В.С. Кортов, А.Ф. Зацепин, Д.Ю. Бирюков

Научный редактор проф., д-р техн. наук В.С. Кортов

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ДЕФЕКТНЫХ ЦЕНТРОВ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛАХ: Методические указания по курсу "Физика твердого тела" / В.С. Кортов, А.Ф. Зацепин, Д.Ю. Бирюков. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. 18 с.

Методические указания содержат описание одной из работ лабораторного практикума по курсу "Физика твердого тела", связанной с изучением свойств люминесцирующих дефектов в твердых телах.

Изложена сущность явления термостимулированной люминесценции (ТСЛ) и описаны основы экспериментального исследования методом ТСЛ дефектных центров в кристаллах, указаны их основные характеристики и кратко освещены методики анализа экспериментальных спектров. Методические указания снабжены контрольными вопросами, а также списком рекомендуемой литературы.

Методические указания предназначены для студентов дневной формы обучения специальности 190200 - Приборы и методы контроля качества и диагностики, изучающих базовый курс "Физика твердого тела". Методические указания могут быть полезны студентам, учебно-исследовательская работа которых связана с разработкой новых твердотельных материалов и спектроскопическими исследованиями точечных дефектов в них.

Библиогр.: 5 назв. Рис. 7. Табл.2.

Публикуется в рамках плана Уральского НОЦ "Перспективные материалы" (Award No. REC - 005 of the U.S. Civilian Research & Development Foundation (CRDF)) - Российско-американская программа поддержки фунда­ментальных исследований

Ó Уральский государственный

технический университет -УПИ, 2001

Введение

Термостимулированная люминесценция (ТСЛ) представляет собой свечение при нагревании предвари­тельно возбужденных материалов и относится к обширному классу явлений рекомбинационной люминесценции. Указанное явление обусловлено небольшим количеством примесных элементов и различного рода структурными дефектами, образующими рекомбинационные центры и достаточно глубокие ловушки, захватывающие при возбуждении материалов электроны и дырки. В связи с этим термолюминесцентная спектроскопия представляет собой эффективный метод исследования электронно-дырочных ловушек, позволяющий получить важную информацию о реальной микроструктуре твердого тела. Как показывает эксперимент, термолюминесценция весьма чувствительна к составу и структуре вещества, поскольку без особых экспериментальных трудностей этот метод позволяет обнаруживать и уверенно регистрировать световые потоки порядка 10⁶ квант/с с 1 см² поверхности.

В настоящее время кривые термолюминесценции интерпретируются с помощью статистических моделей с учетом кинетики электронных процессов. Начало изучению метода термолюминесценции положили работы Ф. Урбаха, М.Л. Каца, Дж. Рэндалла. Развитие теории термолюминесценции было продол­жено В.В. Антоновым-Романовским, Ч.Б. Лущиком, М.В. Фоком, П. Бройн­лихом и многими другими исследователями, предложившими различные методы расчета энергетических и кинетических параметров электронно-дырочных центров.

Изучение физических основ и принципов экспериментальной реализации метода термолюминесцентной спектроскопии применительно к задачам физического материаловедения, а также приобретение практических навыков расшифровки и анализа спектров является необходимой частью лабораторного практикума по курсу "Физика твердого тела".