Библиографическое описание:

Аймаханова А. А., Каниев Н. С., Жылкайдар А. А. Общие закономерности образования -центров в кристаллах NaCl-Li, KCl-Li, KCl-Sr и KCl-Na // Молодой ученый. — 2016. — №19.2. — С. 1-3.



В настоящее время процессы радиационного дефектообразования в ЩГК принято интерпретировать как безызлучательную релаксацию автолокализованных экситонов в анионной подрешетке, ведущую к рождению междоузельных атомов галоида (Н-центров) и электронов, локализованных в поле анионной вакансии (F-центров).

Для кристаллов NaCl-Li, KCl-Li, KCl-Sr и KCl-Na методом абсорбционной спектроскопии установлен спектральный состав, созданный рентгеновской радиацией, галогенных - и - центров. Экспериментально установлено, что для чистых кристаллов NaCl и KCl после рентгеновского облучения образуются как изолированные -центры, так и ассоциированные -, - центры, соответственно. В этом случае в качестве междоузельного металла выступает катион основной решетки - и . В кристаллах NaCl-Li, KCl-Li и KCl-Na радиацией преимущественно создается вместо основного катиона междоузельный примесный катион-гомолог - и , ассоциированный междоузельным галогеном с образованием - - и -центров, соответственно. В кристалле KCl-Sr (из-за компенсации заряда) до рентгеновского облучения в решетке образуется комплекс , и поэтому, взаимодействия двух междоузельных атомов галогена происходят практически в месте катионной вакансии слегка возмущенной зарядом стронция, занимающий катионный узел решетки с образованием -центров. Абсорбционные характеристики - и - центров приведены в таблице 1. Из таблицы 1 следует, что чем меньше размер междоузельного катиона, тем больше максимум спектра поглощения - центра смещается в сторону высоких энергий.

Следует обратить внимание на тот факт, что зарегистрирована полоса поглощения в области спектра поглощения, характерная для междоузельного иона галогена - входящего в состав , и -центра в кристаллах NaCl-Li (KCl-Li), KCl-Na и KCl-Sr.

Таблица 1 - Абсорбционные характеристики галогенных радиационных дефектов , и - центров в кристаллах NaCl, NaCl-Li, KCl, KCl-Li, KCl-Na и KCl-Sr

Таблица 1

Кристалл

Положение максимума поглощения - центров ( эВ)

Положение максимума поглощения - и - центров ( эВ)

NaCl

5,3

4,9

NaCl-Li

5,3

5,05; 6,4

KCl

5,3

4,9

KCl-Li

5,3

5,1; 6,4

KCl-Na

5,3

5,05; 6,35

KCl-Sr

5,3

5,6; 6,4

Рис. 1 – Нормированный спектр поглощения-центров (NaCl, KCl), -центров (NaCl-Li, KCl-Li), -центров (KCl-Na) и -центров (KCl-Sr)

Таким образом, в кристаллах NaCl-Li (KCl-Li), KCl-Na и KCl-Sr аналогичны как структура, так и спектральный состав - центров. Однако их механизмы образования различаются: в кристаллах NaCl-Li и KCl-Na и -центры образуются по экситонному механизму, путем взаимодействия двух междоузельных атомов галогена в поле созданных катионных дефектов при распаде автолокализованного анионного экситона на катионные френкелевские дефекты – (); в кристаллах KCl-Li и KCl-Sr и -центры образуются по ассоциативному механизму, путем взаимодействия двух междоузельных атомов галогена в поле и комплексов, соответственно.

Для кристаллов KCl-Na и NaCl-Li примесный ион (Na+, Li+) не может свободно проходить через "окно" в тетраэдрическую пустоту, так как их радиус превышает радиус "окна" ( и ). Для вхождения Na, тем более K, в тетраэдрическую пустоту KCl требуется гораздо больше энергетических затрат, чем для в KCl, т.к. они по размеру существенно больше радиуса «окна».

Для создания - центров в регулярной решетке кристаллов при взаимодействии двух Н-центров (=6,0 эВ) недостаточно энергии, необходимой для одновременного выталкивания и катиона и аниона в междоузлие. При этом энергия двух Н-центров (=6,0 эВ) затрачивается для создания как анионных (), так и катионных ()дефектов, т. е. <+.

В кристалле KCl-Li энергия, выделяемая при взаимодействии двух Н-центров (=6,0 эВ) затрачивается только для создания анионных френкелевских дефектов- (=3,73 эВ), так как катионные дефекты- создаются энергосберегающим способом.

Поскольку в кристаллах КCl-Na и NaCl-Li создание КФД по ассоциативному механизму при взаимодействии двух Н-центров не идет, то следует предположить, что облегчен распад экситонов на КФД около примесей малого радиуса.

Отметим, что вышеприведенные оценки получены только на основании геометрических параметров кристалла. Точно также, как и для выхода в междоузлие аниона существует барьер обусловленный наличием заряда. Именно поэтому создание междоузельных анионов (и центров) идет не прямо, а через создание нейтральных F, H-пар, которые затем в результате туннельной перезарядки превращаются в заряженные , I-пары. Похожий обходной путь вероятно реализуется и при создании катионных междоузельников.

Расчет размеров "окна", состоящего из трех анионов в плоскости, что в кристалле KCl-Li для выхода лития в междоузельную тетраэдрическую пустоту отсутствует геометрический запрет, а в кристаллах KCl-Na и NaCl-Li для выхода натрия и лития существует геометрический запрет.

Литература:

1. Лущик Ч. Б., Витол И.К., Эланго М.А. Распад электронных возбуждений на радиационные дефекты в ионных кристаллах // УФН. -1977. - 122, 2. - С. 223-251.

2. Лущик Ч.Б., Лущик А.Ч. Распад электронных возбуждений с образованием дефектов в твердых телах. - Москва, "Наука ", 1989.

3. Эланго М.А. Элементарные неупругие радиационные процессы. - Москва, "Наука", 1988. - 263 с.

4. Алукер Э.Д., Лусис Д.Ю., Чернов С.А. Электронные возбуждения и радиолюминесценция щелочногалоидных кристаллов. -Рига, "Зинатне", 1979. - 251 с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle