Кристаллофосфоры

(от Кристаллы и греч. phōs — свет, phóros — несущий)

неорганические кристаллические Люминофоры. К. люминесцируют под действием света, потока электронов, проникающей радиации, электрического тока и т. д. Способность К. люминесцировать обусловлена наличием запрещенной зоны в энергетическом спектре кристалла (см. Твёрдое тело), поэтому К. могут быть только полупроводники и диэлектрики. В состав К. входят в малых концентрациях примеси — активаторы. Активаторы и дефекты решётки кристалла (вакансии, междуузельные атомы и т. п.) образуют центры свечения. Механизм свечения К. в основном рекомбинационный (см. Люминесценция). Люминесцировать К. могут как в результате возбуждения непосредственно центров свечения, так и при поглощении энергии возбуждения кристаллической решёткой К. и передаче её (через электроны и дырки, экситоны и др.) центрам свечения. Непосредственная рекомбинация электронов и дырок в К. также сопровождается свечением (излучательная рекомбинация). Длительность послесвечения К. колеблется в широких пределах — от 10^-9 сек до нескольких часов. В зависимости от активатора спектр люминесценции К. может меняться от ультрафиолетового до инфракрасного.

Основой К. служат сульфиды, селениды и теллуриды Zn, Cd, оксиды Ca, Mn, щелочно-галоидные и некоторые др. соединения. В качестве активаторов используют ионы металлов (Cu, Со, Mn, Ag, Eu, Tu и т. д.). Синтез К. осуществляется чаще всего прокаливанием твёрдой шихты, однако ряд К. получают из газовой фазы или расплава. Комбинируя активаторы и основы, можно синтезировать К. для преобразования различных видов энергии в видимый свет необходимых цветов с высоким кпд (до десятков %). Созданы, например, К., преобразующие инфракрасное излучение в видимое, а также К., яркость люминесценции которых возрастает или уменьшается (вспышечные и тушащиеся К.) под действием инфракрасного излучения. Благодаря таким широким возможностям, а также большой яркости свечения, химической и радиационной стойкости К. находят значительное применение (особенно К. с шириной запрещенной зоны в несколько эв). Порошкообразные К. используются в люминесцентных лампах, экранах телевизоров и осциллографов, электролюминесцентных панелях и т. д. К. с малым временем послесвечения (например, NaI·Tl) применяются в сцинтиляционных счётчиках для регистрации быстрых элементарных частиц и γ-квантов. Некоторые К. могут выступать в качестве активной среды в полупроводниковых лазерах.

Лит.: Фок М. В., Введение в кинетику люминесценции кристаллофосфоров. М., 1964; Физика и химия соединений A_II, B_VI, пер. с англ., М., 1970.

Э. А. Свириденков.

КРИСТАЛЛОФОСФОРЫ (от кристаллы и греч. phos - свет - phoros - несущий), неорганические кристаллические люминофоры. Люминесцируют под действием света, потока электронов, электрического тока, радиоактивного излучения. Применяются в люминесцентных лампах, экранах электронно-лучевых приборов, сцинтилляционных счетчиках, полупроводниковых лазерах.

КРИСТАЛЛОФОСФОРЫ

(от кристаллы и греч. phos — свет, phoros — несущий), неорганич. крист. люминофоры. Люминесцируют под действием света, потока эл-нов, проникающей радиации, электрич. тока и т. д. К. могут быть только ПП и диэлектрики, в к-рых имеются центры люминесценции, образованные активаторами или дефектами крист. решётки (вакансиями, междоузельными атомами и др.). Механизм свечения К. в осн. рекомбинационный (см. ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ).

Люминесценция К. может происходить как в результате возбуждения непосредственно центров люминесценции, так и при поглощении энергии возбуждения крист. решёткой К. и передаче её центрам люминесценции. Непосредств. рекомбинация эл-нов и дырок в К. также сопровождается свечением (краевая люминесценция). Длительность послесвечения К. от 10-9 с до неск. часов.

Основой К. служат сульфиды, селениды и теллуриды Zn и Cd, оксиды Са и Mn, галогениды щелочных металлов и нек-рые др. соединения, активаторами — ионы металлов (Cu, Со, Mn, Ag, Eu, Tu и др.). Синтез осуществляется чаще всего прокаливанием тв. шихты, нек-рые К. получают из газовой фазы или расплава. Комбинируя активаторы и основы, синтезируют К. для преобразования разл. видов энергии в видимый свет определ. длины волны с кпд до десятков %. К. обладают ярким свечением, хим. и радиац. стойкостью; применяются в люминесцентных лампах, экранах телевизоров и осциллографов, электролюминесцентных панелях, сцинтилляционных счётчиках, в кач-ве активной среды ПП лазеров и т. д.

, 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.

кристаллофосфо́ры

(от кристаллы и греч. phōs — свет, phorós — несущий), неорганические кристаллические люминофоры. Люминесцируют под действием света, потока электронов, электрического тока, радиоактивного излучения. Применяются в люминесцентных лампах, экранах электроннолучевых приборов, сцинтилляционных счётчиках, полупроводниковых лазерах.

* * *

КРИСТАЛЛОФОСФО́РЫ (от кристаллы(см. КРИСТАЛЛЫ) и греч. phos — свет, phoros — несущий), неорганические кристаллические люминофоры. Люминесцируют под действием света, потока электронов, электрического тока, радиоактивного излучения. Применяются в люминесцентных лампах, экранах электронно-лучевых приборов, сцинтилляционных счетчиках, полупроводниковых лазерах.

(от кристаллы и греч. свет, несущий), неорганич. кристаллич. люминофоры. Люминесци-руют под действием света, потока электронов, электрич. тока, радиоактивного излучения. Применяются в люминесцентных лампах, экранах электронно-лучевых приборов, сцинтилляционных счётчиках, полупроводн. лазерах.