Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Порохов А.М. -> "Физическая энциклопедия Том 4" -> 726

Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.

Порохов А.М. Физическая энциклопедия Том 4 — М.: Большая российская энциклопедия, 1994. — 701 c.
Скачать (прямая ссылка): fizenciklopedt41994.djvu
Предыдущая << 1 .. 720 721 722 723 724 725 < 726 > 727 728 729 730 731 732 .. 818 >> Следующая


Наряду с переходами между уровнями в электронной подсистеме всего кристалла, в спектрах кристаллов проявляются переходы между локальными уровнями дефектов крнсталлич. структуры (дефекты кристаллнч. структуры осн. вещества или атомы пршдесей). Дефекты образуют в кристаллах центры поглощения (центры окраски) и центры люминесценции. Примером простейшего центра окраски а щёлочно-галоидных кристаллах являются f-центры, представляющие собой анионную вакансию, захватившую электрон. Система уровней такого центра аналогична системе уровней атома водорода, только смещённой в ДВ-область и уширенной вследствие взаимодействия с колебаниями атомов кристал лич. структуры. Напр., в кристаллах LiF f-центры дают полосу поглощения с длиной волны Я.макс = 248 им. При увеличении концентрации f-центров в спектре поглощения проявляются агрегатные /'-центры, иапр. /^-центры, состоящие из двух Z1-HeHTpoB в соседних узлах решётки и имеющие переходы, аналогичные переходам в молекуле водорода. В LiF /^-центры дают полосы поглощения с длиной волиы Ямакс =S= 445 им. Аналогично в спектрах поглощения и люминесценции

+ —

цроявляются полосы, связанные с Fz-, F -,F -центра-

2 а

ми и т. д.

Уровни энергии внутри запрещённой зоиы образуют также примеси, к-рые могут участвовать как н поглощении, так и в люминесценции. Если переходы в атомах примеси происходят во внешних электронных оболочках, то полосы оказываются сильно уширенными в результате взаимодействия атомов с фононами решётки, как и полосы, принадлежащие центрам окраоки и молекулярным примесям в органич. кристаллах. При понижении темп-ры в спектрах проявляются бесфононные линии ифоиониое крыло, расположенное в спектре поглощения — в осн. с КВ-стороиы от бесфо-нопной линии и с ДВ-стороны в спектрах испускания. Бесфоиоиные линии в спектрах поглощения и испускания совпадают, а фононные крылья зеркально симметричны (см. Степанова универсальное соотношение). Фононные крылья в низкотемпературных спектрах обусловлены взаимодействием электронов с акустич. фононами. Отношение интенсивности бесфоноииой ли-ияи к интенсивности в фоиониом крыле определяется т. н. Дебая — Уоллера фактором, 8ависящим от константы электрои-фоионного взаимодействия. Примесп, создающие широкие интенсивные полосы поглощения в видимой области, приводят к изменению видимой окраски кристалла, напр, у драгоценных камней. Так,

40*

СПЕКТРЫ
628

кристалл лейкосапфира Al2O3 не имеет полос поглощения в видимой области спектра и прозрачен; введение в него нримесей Fe8+ и Ti4+ приводит к поглощению излучения в красной области спектра, и кристалл приобретает зелёный цвет (изумруд), а введеиие примесей Cr8+ создаёт полосы поглощения в синей и зелёной областях спектра, и кристалл приобретает красный цвет (рубин).

Если электронные переходы происходят в хорошо экранированных внутр. оболочках примесных атомов (напр., в атомах переходных и редкоземельных элементов), то константы электрои-фоноииого взаимодействия и соответственно ширины полос оказываются малыми. Так, полоса поглощения центров окраски и обычных примесных центров имеет ширину ~103 CM"1 (при комнатной темп-ре). Линии поглощения в спектрах примесных редыоземельных ионов составляют ~10 см-1. Эти переходы, как правило, осуществляются между уровнями одиой конфигурации, расщеплёнными внутри-кристаллич. полем. При понижении темп-ры эти линии сужаются до ширины, определяемой неоднородным уши-реиием, т. е. до долей см-1. Уширеиие, обусловленное электрон-фоно ни ым взаимодействием, однородно, время т. н. поперечной релаксации ~10-12—10~13 с. Неоднородное ушкренне связано с иеидеальностью кристалла, с изотопией примеси и т. д.

Симметрия кристаллич. поля определяет выделенные направления дипольного момента переходов, к-рые проявляются в различии степени поляризации люминесценции кристаллов и коэффициентов поглощения света, поляризованного вдоль и перпендикулярно оптич. оси кристалла. Напр., в кристалле рубина решётка Al2O3 представляет собой октаэдр, слегка деформированный вдоль пространственной диагонали, к-рая в этом случае является оптич. осью. Деформация приводит к тому, что поглощение света, падающего вдоль оптич. оси, в полосе 5500 А оказывается в 2 раза больше, а в полосе 4000 А иа 10% меньше, чем распространяющегося в перпендикулярном направлении. Изучение поляризац. характеристик С. к. позволяет определять симметрию решётки, пространственную структуру центров и ориентацию дипольных моментов, соответствующих электронным переходам центров, находящихся во внутрикристаллич. поле.

Проявление фононной подсистемы рассматривалось выше только как фактор, определяющий уширение спектральных полос электронных переходов, или как источник линий фоноиных повторений электронных переходов, сопровождаемых поглощением или рождением оптич. фоноиов. Если при возбуждении фоионов наводится дипольный момент, то эти колебания проявляются в спектрах ИК-поглощения (оптич. ветви). Колебания, меняющие поляризуемость, проявляются в спектрах комбинац. рассеяния. В кристаллах, обладающих центром инверсии, существует т. и. альтернативный запрет — одно и то же колебание может проявиться либо в ИК-спектре, либо в спектре комбинац. рассеяния света. По законам сохранения энергии и импульса в спектре поглощения проявляется не вся ветвь оптич. колебаний решетки, а узкий интервал вблизи критич. частоты. Если при поглощении света рождается один оптич. фонон, то частоты ИК-полос лежат в далёкой ИК-области. В молекулярных кристаллах частоты колебаний соответствуют внутримолекулярным колебаниям и имеют частоты от ^<3500 см-1 и ниже, т. е. полосы поглощения расположены в области от 2,7 мкм и ниже. Кроме того, имеются более слабые полосы, соответствующие возбуждению двух или более фононов или воз-буждепию неск. фоионов одной частоты, полосы поглощения к-рых лежат в блнжией ИК-области.
Предыдущая << 1 .. 720 721 722 723 724 725 < 726 > 727 728 729 730 731 732 .. 818 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed