Постановка задачі - Температурна залежність інтенсивності і напівширини спектрів індивідуальних смуг фотолюмінесценції іонів Mn2+ в кристалах ZnS

Одним із перспективних напрямів при дослідженні кристалів ZnS:Mn є дослідження температурних характеристик його спектрів. Нова інформація в цьому напрямі здатна доповнити існуючі уявлення про температурні залежності кристалів ZnS:Mn, а також уявлення про фізичні процеси в цих кристалах. Однак спектр ФЛ кристалів ZnS:Mn не елементарний і тому, для отримання повної картини уявлень про фізику процесів в кристалі, необхідна подальша обробка і розкладання спектрів на індивідуальні смуги ФЛ.

Існує декілька методів розкладання спектрів на індивідуальні смуги, однак вони, в основному, використовувалися для розкладання спектрів, які були зняті при однаковій температурі. Тому потрібно проаналізувати існуючі методики розкладання спектрів на індивідуальні смуги і застосувавши їх до спектрів, які зняті при різній температурі, оцінити отримані результати.

Актуальним є розробка методу який дозволив би з малою похибкою отримати інформацію про зміну параметрів кривої кожної індивідуальної смуги ФЛ кристалу ZnS:Mn зі зміною температури зразка.

У даній роботі досліджується широка смуга ФЛ з максимумом, розташованим в довжинах хвиль лMax = 580 - 590 нм в кристалах сульфіду цинку (рис. 2.1), характеристики якої істотно залежать від умов збудження, концентрацій активатора - іонів Mn2+. Внаслідок того, що форма цієї смуги змінюється з температурою випливає її неелементарність. У свою чергу, це свідчить про наявність в кристалі ZnS різних центрів світіння ФЛ, тих, що вносять вклад в індивідуальні смуги, що знаходяться в областях з різною кристалографічною структурою: кубічної, гексагональної і тетрагональної [10]. Завдання вирішувалася не тільки дослідженням спектрів ФЛ методами оптичної спектроскопії, а й магніторезонансної (ЕПР) в результаті якої [9] були встановлені п'ять смуг, які сильно перекриваються: лMax = 557 ± 1; 578 ± 1; 600 ± 2, 616 ± 2 нм і 637 ± 2 нм. Внаслідок того, що частина завдання вже вирішена попередніми авторами, тобто знайдені максимуми, положення яких з температурою не змінюється, слід визначити ширини та інтенсивності для кожної температури діапазону -170 °С ч +10 °С не змінюючи положення максимумів. Звідси випливає неможливість застосування методики Origin "багатопікової обробки кривої".

Для оцінки впливу температури на внутрішню структуру кристалів ZnS:Mn необхідно визначити залежність зміни амплітуди та напівширини індивідуальних смуг від температури.

До вирішення проблеми розкладання експериментального спектру фотолюмінесценції кристалів ZnS:Mn на індивідуальні смуги, фактично, можна підійти за допомогою математичних методів. Вони полягають в тому, що потрібно розкласти спектри фотолюмінесценції, отримані при різних довжинах хвиль збуджуючого світла, на індивідуальні смуги за допомогою вибраного методу розкладання.

Оскільки форма спектрів індивідуальних смуг, пов'язаних з МЦ, дуже близька за формою до функції розподілу Гауса, то для розкладання таких спектрів має сенс використовувати функцію Гауса - формула (1.1)

спектр фл кристалів zns:mn з вказаними на ньому параметрами

Рис. 2.1. Спектр ФЛ кристалів ZnS:Mn з вказаними на ньому параметрами.

Враховуючи, що при аналізі спектрів ФЛ, площа під кривою між ординатою y = 0 та рівнем y0 характеризує сигнал шуму та більше не несе ніякою корисної інформації, можемо прийняті y0 = 0.

Відомо, що будь-який спектр можна розкласти на компоненти [18,19], які також описуються функцією розподілення Гауса так, що:

(2.1)

Де y1, y2, y3, ... yN - функції, визначаючи окремі індивідуальні смуги, які входять до деякого інтегрального спектру ФЛ, що описується функцією Гауса.

У нашому випадку число таких індивідуальних смуг повинно бути обмежено числом індивідуальних смуг, які мають форму близьку до гаусової та які були знайдені іншими методами описаними у першому розділі.

Похожие статьи




Постановка задачі - Температурна залежність інтенсивності і напівширини спектрів індивідуальних смуг фотолюмінесценції іонів Mn2+ в кристалах ZnS

Предыдущая | Следующая