Химическая энциклопедия - кристаллофосфоры

, неорг. кристаллич. люминофоры. Обычно представляют собой бесцв. или слабо окрашенные порошкообразные материалы. Типичные К. полупроводники с шириной запрещенной зоны более 2 эВ и низким значением темновой проводимости. Их люминесценция обусловлена наличием активатора или дефекта решетки. наиб. распространенные К. сульфиды, оелениды и теллуриды Zn и Cd, оксиды Са и Мn, оксисульфиды In и La (In2O2S, La2O2S), галогениды щелочных металлов. Активаторами обычно служат ионы металлов (Сu, Со, Mn, Ag, Еu и др.). Люминесценция К. может происходить как в результате возбуждения непосредственно центров люминесценции, так и при поглощении энергии возбуждения кристаллич. решеткой К. и передаче ее центрам люминесценции. В К. обычно реализуется рекомбинац. механизм свечения, т. е. в процессе возбуждения создаются носители заряда (электроны в зоне проводимости и дырки в валентной зоне). значит. часть этих носителей рекомбинируeт на центрах свечения, что сопровождается переходом их в возбужденные состояния с послед. испусканием квантов видимого света. В результате диффузии носители заряда могут рекомбинировать не только с тем центром, из к-рого были высвобождены, но и с др. ионизованным центром. Отличит. особенность такого свечения не экспоненциальный, а гиперболич. закон убывания яркости свечения после прекращения возбуждения. При наличии т. наз. ловушек центров захвата неравновесных носителей заряда, такое послесвечение может продолжаться длит, время (до неск. ч), причем его интенсивность обычно резко увеличивается при повышении т-ры (явление термовысвечивания), а в нек-рых случаях и при воздействии ИК излучения. Др. отличит. особенность наличие процессов внеш. тушения, т. е. безызлучат. рекомбинации на т. наз. центрах тушения, образованных нек-рыми примесями (напр., ионы переходных металлов) или дефектами кристаллич. решетки (напр., дислокации). Соотношение рекомбинации через разл. центры может сильно изменяться даже при небольших изменениях т-ры или интенсивности возбуждения, что и приводит к резкой зависимости эффективности рекомбинац. свечения от условий возбуждения. При возбуждении К. частицами с высокой энергией (напр., электронами) или коротковолновыми излучениями (напр., рентгеновским) возникает каскадная ионизация основного в-ва вторичными (третичными и т. д.) электронами с достаточно высокой энергией. Поэтому число испускаемых квантов света может во много раз (в тысячи и более) превышать число первичных частиц или квантов возбуждающего излучения. Вместе с тем при неоптич. способах возбуждения люминесценции K. возникают дополнит. потери энергии, в результате к-рых энергетич. выход свечения оказывается в неск. раз ниже, чем при фотолюминесценции. В нек-рых К., в т. ч. активированных редкоземельными ионами, при люминесценции происходит не ионизация, а лишь возбуждение центров свечения квантами оптич. излучения или электронами относительно низких энергий. Однако и в этих К., особенно при высоких концентрациях рабочих ионов, возникают разл. процессы миграции энергии возбуждения. Эти процессы приводят к тушению полос свечения одного активатора и усилению (сенсибилизации) свечения др. центров. При достаточно высокой концентрации возбужденных центров возможно суммирование энергии возбуждения неск. центров на одном из них, к-рое позволяет осуществлять т. наз. антистоксово преобразование ИК излучения в видимый свет. В ряде К. при большой интенсивности возбуждения может возникнуть и лазерное излучение. Помимо природы, вида и условий возбуждения св-ва К. (спектр и энергетич. выход свечения, длительность послесвечения) существенно зависят от технологии их получения, к-рая обычно включает прокаливание аморфной шихты, состоящей из осн. в-ва и активирующих добавок, при т-рах 900-1200 °С. Для улучшения процесса кристаллизации в шихту иногда добавляют плавни (КСl, LiF, СаСl2 и др.). В процессе прокаливания происходит частичное замещение ионов осн. в-ва ионами активирующих примесей. Для этой же цели применяют ионную имплантацию, элeктролитич. активацию, лазерные распыление и отжиг, др. методы, позволяющие получать К. при значительно более низкой т-рe. В ряде случаев синтез осуществляют в атмосфере инертных газов. Для формирования центров свечения заданной структуры и получения требующихся для практики св-в свечения в К. часто вводят помимо активатора соактиваторы и сенcибилизаторы. О применении К. см. в ст. Люминофоры. Лит.: Фок М. В., Введение в кинетику люминесценции кристаллофосфоров, М., 1964; Антонов-Романовский В. В.. Кинетика фотолюминесценции кристаллофосфоров. М., 1966; Неорганические люминофоры, М., 1975; Гурвич А. М., Введение в физическую химию кристаллофосфоров, 2 изд., М., 1982. Ю. П. Тимофеев.

Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

Под ред. И. Л. Кнунянца

1988