Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка):
0,25 эВ для Г-1 = (3,2...3,5) град1. Возможность двух процессов с такими энергиями активации подтверждена методом термостимулированной люминесценции (ТСЛ). Обнаружены пики TCJI при 130 К (Е = 0,25 эВ), 170 К (Е - 0,4 эВ) и 210 К (Е = 0,25 эВ). Поскольку эти пики ТСЛ лежат ниже комнатной температуры, то центры, определяющие их появление, при комнатной температуре оказываются нестабильными, короткоживущими. Природа этих центров остается не ясной. Высказывается предположение, что энергия 0,25 эВ соответству-
т 900 7Х к,нм
Рис. 2.17. Спектры поглощения кристаллов ИАГ: Сг с центрами окраски, возникшими после облучения кристаллов излучением накачкн с энергией:
1 - 16 КДж; 2-8 КДж
70
ет F+-uempy, а остальные центры так или иначе связаны с присутствием примесей. Исследование термолюминесценции, возникающей при распаде НЦО в ИАГ: Nd, позволили предположить, что НЦО связаны с образованием короткоживущих Nd2+ и Nd4+, возникающих под действием коротковолнового излучения. Распад этих центров сводится к процессам Nd2+ + р = Nd3+ и Nd4+ + р = Nd3+, которые лимитируются переносом зарядов с энергией активации 1,23 эВ.
Дополнительная окраска и рекомбинационные процессы
в кристаллах алюмината иттрия
Недостатком ИАП является более интенсивное, чем у ИАГ, дополнительное окрашивание в оранжевый цвет под действием коротковолнового оптического излучения [70 - 72]. Обычно окраска кристаллов наблюдается сразу после выращивания и усиливается под действием УФ-излучения. Эта окраска определяется широкой полосой поглощения, состоящей из нескольких пиков (рис. 2.18) в области спектра от 300 до 530 нм. Ростовая окраска снижалась при отжиге в вакууме [70] и при восстановительном отжиге (в присутствии Н2) [71]. Окислительный отжиг восстанавливал окраску, и интенсивность ее возрастала с повышением температуры отжига до 1300 К. Окраска, созданная УФ-излучением, при низких температурах разрушалась термически [70] при нагревании до температур, больших 250 К.
«Ответственность» за окраску ИАП несут два основных процесса [74]:
1) захват дырки на 2р-орбиталь ионов кислорода с образованием О -центра. Этот процесс характерен и для чистых кристаллов, и для кристаллов, содержащих примеси;
2) перезарядка ионов примеси, что особенно характерно для кристаллов, содержащих ионы переходных металлов, например перезарядка ионов Ti3+ —> Ti4+.
Окраска, вызванная перезарядкой ионов, менее устойчива и может устраняться отжигом.
Сложность полосы поглощения (см. рис. 2.18) указывает на то, что окраску ИАП нельзя объяснить присутствием какого-либо простого центра типа О" или
К,см-1
Рис. 2.18. Спектр поглощения света после воздействия УФ-нзлучения на кристаллы ИАП
71
1
иона примеси. В состав оптических центров, определяющих окраску, могут входить и примеси, и собственные точечные дефекты, и их комбинации. Измерение ТСЛ и спектров ЭПР позволили предположить [75], что окраска в ИАП связана с образованием автолокализо-ванных дырок (АЛД) О -центров, которые могут иметь различную локализацию возле примесей и дефектов. С помощью метода фото-ЭПР было показано, что возможно образование трех типов дырочных О -центров:
Of - вблизи бивакансии Vy + Vo;
On - вблизи вакансии Vy;
Oni - вблизи двухвалентного металла, замещающего Y3+.
Активную роль в окрашивании кристаллов могут играть неконтролируемые примеси переходных металлов. Эти примеси могут приводить к дополнительному поглощению света как в результате внут-рицентровых переходов, так и вследствие перезарядки центров, включающей перенос заряда.
О том, что перенос заряда может играть большую роль, свидетельствуют эксперименты на УА10з:Т1, в которых кроме процессов высвечивания с малыми временами порядка 102 пс, связанными с внутрицентровыми переходами ионов Ti3+, наблюдается поглощение центрами, имеющими времена высвечивания от 11 мс до 10 с, т.е. в Ю3...105раз большее, чем время флуоресценции ионов Ti3+ (11 мкс). Появление центров с большими временами высвечивания также связывается с образованием центров О-. Таким образом, за образование широких полос дополнительной окраски в ИАП отвечают два механизма: а) перезарядка Ti4+/Ti3+; б) образование О' около дефектов.
Облучение окрашенных монокристаллов алюмината иттрия светом с длиной волны меньшей 530 нм приводит к фотостимулирован-ному уменьшению наведенного поглощения, т.е. разрушению центров окраски. Спектральная зависимость фотостимулированного разрушения центров окраски светом с длиной волны 260...530 нм приведена на рис. 2.19. Фотостимулированное разрушение центров окраски сопровождается интенсивной широкополосной люминесценцией с максимумом на длине волны 710 нм (рис. 2.20). Спектральные области разрушения центров окраски и возбуждения люминесценции совпадают между собой и с положением полос дополнительного поглощения. Кинетика затухания фотолюминесценции на длине волны 710 нм совпадает с кинетикой разрушения центров окраски, регистрируемой как AK(t) при разрушении центров под действием УФ-излучения.
Фотопроводимость окрашенных кристаллов на порядки выше, чем в неокрашенных. Спектральная зависимость фотопроводимости совпадает со спектральными зависимостями фотостимулированного
