Розділ 2), які в даному випадку є ЦЛ,
відносно близьке положення максимумів і суттєво менший (в ~2 рази) СВ
люмінесценції в основній смузі для МК YGG порівняно з МК YAG можна пояснити
лише відмінностями в електронних конфігураціях АД YAl і YGa та їх належністю до
різних типів ІД (відповідно до ОІД і ВІД). З точки зору пошуку та створення
ефективних сцинтиляторів для УФ області спектру на основі сполук гранатів
розгляд закономірностей формування ІД ЦЛ та їх класифікація на певні типи
дозволяє визначити найбільш перспективні склади гранатів, придатних для цих
цілей. Ними, зокрема, є МК і МП YAG та LuAG з ПІД La3+ і Sc3+ по відношенню до
остовних катіонів Al3+, Y3+ і Lu3+. В цьому плані привертає увагу перш за все
домішка La3+, яка при локалізації виключно в {c}-позиціях гратки YAG чи LuAG
формує основні ЦЛ LaY чи LaLu. Проблемою, проте, є дуже низькі коефіцієнти
сегрегації іонів La3+ в МК (?0,2) та МП (? 0,002) YAG і LuAG [13, 14, 213]. При
такому коефіцієнті входження при кристалізації цих МП методом РФЕ вдається
досягнути вмісту іонів La3+ лише ? 0,05 форм. од., що суттєво менше від
оптимальної величини ~ 0,15 форм. од. В противагу іонам La3+, домішка Sc3+ в МК
та МП YAG і LuAG має високий (~ 0,7-0,9) коефіцієнт сегрегації [13, 14, 21]. Це
дозволяє легко досягнути оптимальних величин легування (х~0,2-0,3 форм. од.) як
в МК, так і в МП цих гранатів. Разом з тим, для Sc-легованих гранатів
характерним є утворення двох типів центрів: ScY,Lu, які є основними ЦЛ, та
ScAl, які по відношенню до основних ЦЛ відіграють роль конкуруючих центрів в
процесах релаксації енергії збудження [60, 64, 65]. Більш детально ця проблема
буде розглянута в наступному розділі.
Центри люмінесценції в монокристалічних сполуках YAG:Sc [60]
Слід відмітити, що до початку систематизованих робіт автора (1986) по
встановленню природи ЦЛ в монокристалічних сполуках YAG: Sc, одержаних з
розплаву (МК YAG:Sc) і РР (МП YAG:Sc), люмінесценція ІД в гранатах залишалася в
цілому маловивченою. Разом з тим, вже в перших роботах по цій проблемі [125,
207, 208] методами ТСЛ і фракційного ТВ в МК YAG:Sc були виявлені ЦЗ дірок і
електронів, які приписувалися ІД скандію відповідно в (а)- і {c}-вузлах гратки
гранату, а також асоціатам цих іонів з структурними дефектами.
Особливістю високотемпературної кристалізації МК YAG:Sc є можливість утворення
АД YAl, концентрація яких в нелегованих МК YAG досягає ~0,19 ат. % [114-116].
Такі дефекти можна розглядати як особливий вид ІД, що відрізняється від
спеціально введених, наприклад ScAl, лише кількісними енергетичними параметрами
[62, 63]. Тому при вивченні впливу ІД на електронні процеси в МК гранатів
необхідно враховувати ефекти, обумовлені наявністю значної концентрації АД,
зокрема можливість утворенням асоціатів ІД-АД [60, 67]. Разом з тим, було
встановлено [114-116], що в гранатах, одержаних з РР, концентрація АД є
незначною. Тому, в легованих ІД МП гранатів будуть також відсутні явища,
обумовлені впливом АД на процеси утворення ІД нових ЦЛ.
В даному підрозділі представлені результати досліджень природи ЦЛ в фосфорах на
основі YAG:Sc шляхом встановлення особливостей спектрально-кінетичних
характеристик люмінесценції МК і МП цього гранату, одержаних з відповідно з
розплаву методом Чохральського та методом РР на основі флюсу PbO-B2O3 на
підкладках YAG. Коефіцієнт сегрегації іонів Sc3+ в МП був рівний 0,8-0,55 в
області концентрацій Sc2O3 в РР 0,1-15 ат. % [23]. Аналогічна величина для МК
YAG:Sс при вирощуванні з розплаву складала ~0,9 [89, 212].
Порівняльний аналіз люмінесцентних характеристик МК і МП YAG:Sс в діапазоні
температур 80-300 К був виконаний при збудженні електронним променем (U=15 кВ,
I=10 мкА) на експериментальному обладнанні, яке забезпечувало автоматичну
реєстрацію нормованого спектру КЛ, а також кривих загасання КЛ (аналог цього
обладнання описаний в роботі [216]). Розклад складних спектрів КЛ МК і МП
YAG:Sс (рис.4.4) на елементарні складові був спочатку виконаний в роботі [67]
методом Аленцева-Фока з оптимізацією параметрів розкладу по методу найменших
квадратів. Достовірність цього розкладу, була пізніше підтверджена з
використанням стандартного програмного забезпечення Origin 7.0 (рис.4.4).
Спектри КЛ МК (а) і МП (в) YAG:Scх при різних величинах концентрації х ІД Sс3+
в МК і МП представлені на рис.4.4. Зі збільшенням концентрації ІД Sc3+
спостерігається характерний довгохвильовий зсув спектрів КЛ МК (а) і МП (в)
YAG:Scх. Цей зсув обумовлений відмінними залежностями концентрацій різних типів
ЦЛ, утворених ІД Sс3+, від загального вмісту х скандію в МК та МП YAG:Scх.
Рис.4.4. Залежність форми спектрів КЛ МК (а) та МП (б) YAG:Scх від концентрації
х ІД Sс3+; (в, г) - різниця відповідних спектрів КЛ з рис.4.5 а і 4.5 в.
Стрілками показано положення відповідних складових спектрів КЛ МК і МП YAG:Sc
та означена їх природа.
Різницеві спектри КЛ МП (а) та МК (б) YAG:Scх, приведені відповідно на рис.4.4
в і г, дозволили автору визначити положення елементарних компонентів складних
смуг люмінесценції МК і МП YAG:Scх (рис.4.5).
Спектр КЛ МК YAG:Scx (x=0,1 форм. од.) (рис.4.5, крива 1) при 300 К представляє
собою широку неелементарну смугу свічення з Емах=3,98 еВ, що складається з
суперпозиції п’яти компонентів з Емax=4,22, 3,9, 3,8, 3,5 і 3,15 еВ. Слід
відмітити, що значення Емax=3,15 еВ є досить близьким до положення максимуму
смуги люмінесценції F+-центрів в МК YAG (табл.3.6) [183, 189]. Решта смуг не
мають аналогів у спектрах КЛ нелегованих МК YAG (рис.2.10), що дає підстави
зв’язати їх з ІД скандію. Із збільшенням
- Київ+380960830922