Блок-схема экспериментальной установки, предназначенной для исследования температурного тушения свечения кристаллофосфоров, приведена на рис.6. Излучение от источника возбуждения 1 (ДРШ 250), проходя через светофильтр 2 (типа УФС-1), направляется зеркалом 3 на образец кристаллофосфора 4, нанесенного в виде спиртовой суспензии на стеклянную подложку. Под воздействием ультрафиолетового излучения возникает его свечение, регистрирующееся фотоэлектронным умножителем 9 (типа ФЭУ-27) с висмуто-серебряным фотокатодом, спектральная чувствительность которого приходится на область 300-800 нм. Сменные светофильтры 2 перед ФЭУ служат для выделения различных участков спектра люминесценции образца.
1 – источник ультрафиолетового излучения, 2 – светофильтры; 3 – зеркало; 4 – образец кристаллофосфора на стеклянной подложке; 5 – плитка; 6 – термопара; 7 – милливольтметр для измерения термоЭДС; 8 – ЛАТР; 9 – ФЭУ; 10 – микроамперметр для измерения тока ФЭУ; 11 – источник питания фотоприемника
Рис. 6. Блок-схема экспериментальной установки для исследования влияния температурного тушения свечения кристаллофосфоров
При повышении напряжения на выходе лабораторного автотрансформатора 8 повышается температура печки, которая регистрируется при помощи медь-константановой термопары 6 и милливольтметра 7. На рис.7 приведена зависимость ЭДС термопары от температуры. Расположенная под углом 30° зрительная трубка позволяет наблюдать свечение люминесценции визуально.
|
Рис. 7. Градуировочная кривая температуры плитки от термоЭДС
Порядок выполнения работы
1. Оценить ширину спектральных линий полупроводниковых материалов по формуле (10) (конкретный вид полупроводникового материала определяется преподавателем). Данные расчетов занести в табл. 2.
Таблица 2
Ширина спектральных линий полупроводниковых материалов
| № п/п | Материал | Энергия ширины запрещенной зоны Еg, эВ | Граница фотоэффекта λs, мкм | Ширина спектральной линии полупроводникового материала Δ λ, мкм |
2. Включить экспериментальную установку в сеть; регулятор напряжения на плитке поставить в положение «0 В», а тумблер «высокое напряжение» на блоке питания ФЭУ – в положение «выкл.». Подождать 10 - 15 мин до установления стационарного режима работы газоразрядного источника света (ГРИС).
3. Снять кривую температурного тушения свечения люминесценции. Для этого подать на ФЭУ высокое напряжение переключением тумблера в положение «вкл.». Напряжение на ФЭУ подобрать так, чтобы показания микроамперметра занимали примерно всю шкалу прибора. После установления стационарного режима ГРИС включить плитку и измерить значения интенсивности свечения кристаллофосфора при повышении температуры. Полученные экспериментальные данные занести в табл.3. Напряжение на ФЭУ и анодный ток не должны превышать предельно-эксплуатационных данных для этого типа ФЭУ, а именно:
UФЭУ = 1,8 кВ, IА = 200 мкА.
Таблица 3
Интенсивность свечения кристаллофосфора
| Uплитки, В | UТЭДС, мВ | Т, °С | Т, К |  , 1/К 
| Iл | 
| 
| Δ ε, эВ |
4. По данным таблицы 3 постройте графики зависимости Iл (t), ξ (t) и 
.
5. По наклону прямой 
определите значение энергии тепловой активации D e.
Контрольные вопросы
1. Наиболее важные виды люминесценции.
2. Какими процессами может быть вызвана рекомбинация электронов и дырок в полупроводнике?
3. Как зависит вероятность рекомбинации от концентрации электронов и дырок?
4. Чем объясняется несоответствие реально наблюдаемых спектров светоизлучающих полупроводников и данных теоретических расчетов?
5. Объяснить механизм внешнего температурного тушения фотолюминесценции.
6. Как рассчитать квантовый выход люминесценции?
7. Что такое модель потенциальных кривых?
8. Объясните механизм внутреннего температурного тушения фотолюминесценции.
9. Уравнение Мотта.
10. Что характеризует постоянная А в случае внешнего температурного тушения?
11. Как находится энергия активации?
12. Устройство экспериментальной установки и функциональное назначение ее элементов.
13. Сформулировать требования к рабочей температуре к люминофору, с которым проводился эксперимент.
Литература
1 Астайкин А.И., Смирнов М.К. Основы оптоэлектроники. – Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2001. – 260 с.
2. Гауэр Дж. Оптические системы связи: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1989.
3. Гурвич А.М. Введение в физическую химию кристаллофосфоров. – М.: Энергия., 1971.- 336 с.