掺钇钨酸铅晶体发光性能和微观缺陷的研究

通过透射谱、X射线激发发射谱（XSL）的测试，研究了Bridgman法生长的掺钇钨酸铅晶体的发光性能，并利用正电子湮没寿命谱（PAT）和X光电子能谱（XPS）实验手段，对掺钇钨酸晶体的微观缺陷进行研究。实验表明，钇掺杂能够提高钨酸铅晶体的发光快成分比例，并使得晶体中的正电子俘获中心浓度下降，低价氧浓度下降。提出掺钇钨酸铅晶体中钇的掺杂主要以Y^3 占据VPb的形式存在。Y^3 占据VPb可能是钨酸铅晶体吸收边得到改善的原因，而由于晶体内低价氧浓度的减少，作为绿光发光中心的（WO3＋O^-)基团的减少可能会使发光快成分比例有所增加。     

掺镧PbWO4闪烁晶体的缺陷研究

利用正电子湮没寿命谱(PAT)和X射线电子能谱(XPS)研究了掺镧所引起的PbWO₄ 晶体缺陷的变化.结果表明：掺镧后,PbWO₄晶体中的正电子捕获中心铅空位(V< sub>Pb)浓度增加,并进一步诱导低价氧浓度的增加.讨论了掺La的作用机制,认为掺 La将抑制晶体中的氧空位,增加铅空位浓度. 关键词： 掺镧钨酸铅晶体 正电子湮没寿命谱 X射线电子能谱 缺陷     

Nb2O5掺杂对提高钨酸铅晶体发光性能的微观研究

通过透射谱、X射线激发发射谱(XSL)的测试，研究了布里奇曼(Bridgman)法生长的掺铌钨酸铅晶体的发光性能，并利用正电子湮没寿命谱(PAT)和X射线光电子能谱(XPS)的实验手段，对其微观缺陷进行了深入研究。结果表明，铌掺杂能够有效地改善钨酸铅晶体的350nm吸收带，提高钨酸铅晶体的发光快成分比例，并使得晶体中的正电子捕获中心浓度上升，低价氧浓度上升。提出掺铌钨酸铅晶体中Nb^5 将占据W^6 格位并使得晶体内部分(WO4)^2-根团成为(NbO3 Vo)^-，由此可改善钨酸铅的发光性能。     

变价元素铋掺杂钨酸铅晶体辐照损伤的研究

采用剂量为4Mrad的γ射线辐照Bridgman法生长的未掺杂和掺铋钨酸铅晶体,研究了辐照前后晶体的透射光谱、X射线激发发射光谱(XSL)的变化.利用正电子湮没寿命谱(PAT)和X光电子能谱(XPS)的实验手段,对钨酸铅晶体辐照前后的微观缺陷进行了研究,并对其抗辐照损伤性能及微观机理进行了初步探讨.研究表明,铋掺杂使得晶体中的正电子捕获中心和低价氧浓度下降;辐照后,未掺杂晶体中正电子捕获中心浓度下降,低价氧浓度上升,掺铋晶体则出现了与之完全相反的情况,正电子捕获中心浓度上升,低价氧浓度下降.提出掺铋钨酸铅晶体中铋的掺杂辐照前主要以Bi³⁺占据VPb的形式存在,辐照使变价元素铋发生Bi³⁺→Bi⁵⁺的变价行为,Bi⁵⁺可以替代W⁶⁺格位并使得晶体内部分(WO₄)^2－根团形成(BiO₃+V_o)^－.     

掺镧PbWO4闪烁晶体的缺陷研究

利用正电子湮没寿命谱(PAT)和X射线电子能谱(XPS)研究了掺镧所引起的PbWO4晶体缺陷的变化.结果表明:掺镧后,PbWO4晶体中的正电子捕获中心铅空位(VPb)浓度增加,并进一步诱导低价氧浓度的增加.讨论了掺La的作用机制,认为掺La将抑制晶体中的氧空位,增加铅空位浓度.     

F,Y双掺钨酸铅晶体的发光性能和微观缺陷

通过透射光谱、光产额(LY)和光致发光等发光性能测试，研究了F,Y双掺钨酸铅(PbWO₄ ，简称PWO)晶体的发光性能，并利用热释光曲线和正电子湮没寿命谱对F,Y双掺PWO晶 体中的缺陷种类和变化进行了分析. 结果表明：与未掺杂晶体相比，双掺样品在350nm附近 的透过率大大提高，吸收边向短波方向移动约30nm，光致发光谱中出现位于350nm的发光峰 ，双掺样品的LY(100ns内)为未掺杂PWO的2.7倍左右.晶体中主要存在的缺陷为(WO_{3)^{-关键词： F Y双掺钨酸铅闪烁晶体 高光产额 热释光 正电子湮没寿命谱}}     

钨酸铅晶体中的偶极缺陷

在用阻抗谱研究PbWO₄（PWO）晶体的介电特性时发现，掺La³⁺的PW O晶体中存在典型的介电弛豫现象，它被归因于La³⁺进入Pb位并与铅空位V_Pb缔合 成偶极缺陷.这一结果不仅清楚地证明了PWO晶体中铅空位的存在，而且表明阻抗谱测试可以成为PWO晶体微结构研究的有力工具.以阻抗谱测试为主要工具，结合光吸收谱（包括红外谱）和x射线光电子能谱，阐明了在异价掺杂离子（3+，4+，5+以及3+和5+双掺）掺杂的PWO晶体中 关键词： 钨酸铅 偶极缺陷 异价掺杂 退火效应     

稀土掺杂碱土金属硫化物晶体中的载流子俘获中心

研究了典型红外激励发光材料XS:Ra,Sm(X=Sr,Ca;Ra=Ce,Eu)的激励发光过程中电子与空穴的俘获中心及其转移过程,通过激发前后的红外吸收光谱的差异及吸收差与光激励谱的细微结构说明,电子俘获中心并不是Sm³⁺离子,但与Sm³⁺离子处于相邻的空间位置关系,Sm³⁺离子在载流子俘获与复合的过程中也没有发生价态或数量的变化,进一步的EPR谱研究表明Eu²⁺离子的价态在激发前后也没有发生变化。与共价性强的Ⅲ-Ⅴ族半导体晶体不同的是,在这类离子性较强的晶体中,载流子被杂质所引起的晶格缺陷而非杂质本身俘获。在多种发光中心的情况下,不同的激发波长可以使空穴束缚在不同的发光中心附近,随后产生不同的光激励发光。     

用EXAFS方法研究钨酸铅晶体的缺陷结构

钨酸铅晶体具有很强的结构敏感性,导致复杂的缺陷现象.本研究试从微结构的角度阐明钨酸铅晶体的退火过程和异价离子掺杂机制.实验方法包括光吸收谱(以及红外谱),阻抗谱,X射线光电子能谱,和EXAFS分析.其中EXAFS信号能够给出配位原子种类,数量和距离等结构信息,可以发挥十分重要的作用.简述了2002年度北京同步辐射装置EXAFS工作站上完成的钨酸铅晶体缺陷研究工作中取得的主要结果.     

Hg1-xCdxTe晶体缺陷的正电子湮没寿命

利用正电子(e⁺)湮没寿命谱实验研究了Hg_1-xCd_xTe晶体样品的空位缺陷.碲溶剂法生长的样品，不论是n型导电还是p型导电都存在大量的Hg空位.经过合适的退火工艺，p型材料转为n型，同时对正电子的俘获效应减小，表现为正电子湮没平均寿命值减小14—17ps.若退火温度高于350℃，正电子湮没寿命值又增大，表明Hg空位浓度增加.得到HgCdTe中正电子的体寿命为τ_b=272ps.根据正电子湮没寿命和电参数的测量结果，得出 关键词：     

Study on Irradiation Damage of Bi-Doped PbWO4 Crystal

The luminescence and point defects of pure lead tungstate crystals (PbWO₄) and Bismuth (Bi) doping crystal (PbWO₄:Bi)grown by modified Bridgman method are studied. It is found that irradiation results in the great change of the transmission and X-ray excited emission after γ-ray irradiation about 4 Mrad dose. The defects in PbWO₄ crystal have been studied by means of positron annihilation lifetime and X-ray photoelectron spectra. The results show that Bi dopant suppresses the concentrations of positron capture centers and low-valent oxygen ions.After γ-ray irradiation,in the pure crystal the concentration of lead vacancy (V_Pb) is decreased and that of low-valent oxygen increased; on the contrary,in Bi dopant crystal the concentrations of positron capture centers increased and that of low-valent oxygen ions suppressed. It is tentatively proposed that Bi³⁺ dopants would mainly occupy the sites of lead vacancies resulted from Pb volatilization. And irradiation changes the chemical valence of Bi element,which is Bi³⁺→Bi⁵⁺.The Bi⁵⁺ will replace the lattice W⁶⁺ ions and it will cause some (WO₄)^2－ replaced by (BiO₃+V_O)^－.     

Mechanism of Th, Zr doping in PbWO4 crystals

To check the doping mechanism of trivalent ion doping in PbWO₄ (PWO) and verify the formation of dipoles [2M_Pb³⁺-V_Pb], the researches on an investigation of tetravalent ion (Th⁴⁺, Zr⁴⁺) doped PWO was conducted by dielectric loss spectroscopy, thermoluminescence and optical absorption spectroscopy. The doping mechanism of tetravalent ion doping is similar to that of trivalent ion doping, while the dipole defects should be formed more easily due to the convenience for the two defects V_Pb and M_Pb⁴⁺ to get close to each other. However, in the case of Zr⁴⁺ doping, Zr was found to enter interstitial sites because of its small ionic radius, with the introduced charges compensated by V_Pb far away and hence does not exert an obvious influence on the performance of this material. Thus, no dielectric relaxation was found in the DS (dielectric spectra) experiment.     

掺Gd3+,Y3+对PbWO_4低温热释光的影响

通过热释光方法研究了PbWO₄(PWO),PWO:Y³⁺,PWO:Gd³⁺多晶粉末及PWO,PWO:Y单晶的低温(<300K)热释光现象.多晶粉末中,掺杂Y³⁺或Gd³⁺都会大大降低甚至消除200K附近的热释光峰,同时产生新的热释光峰,分别位于125和150K(掺Y掺Gd).这表明掺三价离子除了起到电荷补偿作用以减少Pb³⁺,O^-浓度外,还可以产生新的陷阱能级.对于PWO:Y单晶,掺杂Y³⁺可以消除253K的热释光峰,即消除较深(～0.89eV)的陷阱,但PWO单晶中较浅的陷阱(～0.42eV)对应130K热释光峰仍然存在,对此进行讨论,它最可能源于氧空位缺陷.根据Pb³⁺,Gd³⁺,Y³⁺的电子库仑势不同,在PWO晶体中替代Pb²⁺后形成的电子陷阱深度有别(E_Pb>E_Gd>E_Y),从而解释了相应的热释光峰值温度的不同 关键词： 4')" href="#">PbWO₄ Y和Gd掺杂 热释光 陷阱     

Studies on the origins of the absorption spectra in PbWO4 crystal

The electronic structures and absorption spectra for both the perfect PbWO₄ (PWO) crystal and the three types of PWO crystals, containing V_Pb²⁻, V_O²⁺ and a pair of V_Pb²⁻-V_O²⁺, respectively, have been calculated using CASTEP codes with the lattice structure optimized. The calculated absorption spectra indicate that the perfect PWO crystal does not occur absorption band in the visible and near-ultraviolet region. The absorption spectra of the PWO crystal containing V_Pb²⁻ exhibit seven peaks located at 1.72 eV (720 nm), 2.16 eV (570 nm), 2.81 eV (440 nm), 3.01 eV (410 nm), 3.36 eV (365 nm), 3.70 eV (335 nm) and 4.0 eV (310 nm), respectively. The absorption spectra of the PWO crystal containing V_O²⁺ occur two peaks located at 370 nm and 420 nm. The PWO crystal containing a pair of V_Pb²⁻-V_O²⁺ does not occur absorption band in the visible and near-ultraviolet region. This leads to the conclusions that the 370 and 420 nm absorption bands are related to the existence of both V_Pb²⁻ and V_O²⁺ in the PWO crystal and the other absorption bands are related to the existence of the V_Pb²⁻ in the PWO crystal. The existence of the pair of V_Pb²⁻-V_O²⁺ has no visible effects on the optical properties. The calculated polarized optical properties are well consistent with the experimental results.     

First-Principles Study on the Electronic Structures for Y^3＋：PbWO4 Crystals

The possible defect models of Y^3＋：PbWO4 crystals are discussed by defect chemistry and the most possible substituting positions of the impurity Y^3＋ ions are studied by using the general utility lattice program （GULP）. The calculated results indicate that in the lightly doped Y^3＋ ：PWO crystal, the main compensating mechanism is [2Ypb^＋ ＋ VPb^2-], and in the heavily doped Y^3＋ ：PWO crystal, it will bring interstitial oxygen ions to compensate the positive electricity caused by YPb^＋, forming defect clusters of [2Ypb^＋ ＋Oi^2-] in the crystal. The electronic structures of Y3＋ ：PWO with different defect models are calculated using the DV-Xα method. It can be concluded from the electronic structures that, for lightly doped cases, the energy gap of the crystal would be broadened and the 420nm absorption band will be restricted; for heavily doped cases, because of the existence of interstitial oxygen ions, it can bring a new absorption band and reduce the radiation hardness of the crystal.     

含铅空位的PbWO4晶体光学性质及其偏振特性的研究

利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似，计算了含铅空位的PbWO₄（PWO）晶 体的电 子结构，模拟计算了复数折射率、介电函数及吸收光谱的偏振特性. 比较含铅空位的PWO晶 体与完整的PWO晶体的吸收光谱及其偏振特性，得到与铅空位相关的吸收光谱及其偏振特性 ，计算结果与实验结果基本相符. 计算得到的含铅空位的PWO晶体的光学偏振特性反映了PWO 晶体的结构对称性. 计算结果表明PWO晶体中350，420，550和680 nm的吸收带的出现与PWO 晶体中铅空位的存在直接相关. 关键词： 4晶体')" href="#">PbWO₄晶体 电子结构 光学性质 铅空位