Введение
1 Процессы переноса заряда в условиях конкуренции между различными типами локализованных состояний. аналитический обзор 19
1.1 Общие принципы анализа кинетики термолюминесценции 20
1.1.1 Зонная схема обобщенной модели ТЛ в широкозонных материалах 20
1.1.2 Дифференциальные кинетические уравнения 22
1.1.3 Общие подходы к решению систем кинетических уравнений 25
1.1.4 Кинетические параметры 27
1.1.5 Краткий обзор основных типов кинетических моделей ТЛ 30
1.2 Экспериментальные методы обнаружения глубоких ловушек 32
1.2.1 Регистрация высокотемпературной ТЛ 32
1.2.2 Фототрансферная термолюминесценция 33
1.2.3 Фототермостимулированная люминесценция 35
1.2.4 Другие косвенные методы 36
1.3 Кинетические модели ТЛ, учитывающие конкурирующие процессы переноса заряда 40
1.3.1 Модель конкурирующих электронных ловушек 40
1.3.2. Модель конкурирующих центров рекомбинации 49
1.3.3. Модель одновременной конкуренции между электронными ловушками и центрами рекомбинации 52
1.4 Постановка задач исследований 55
2 Объекты и методы исследования 60
2.1 Обоснование выбора изучаемых объектов и методов проводимых исследований 60
2.2 Характеристика объектов исследований и изготовление образцов
2.2.1 Анион-дефектные монокристаллы а-Al2O3 62
2.2.1.1 Кристаллическая структура и физико-химические
2.2.1.2 Создание анионных дефектов
2.2.2 Анион-дефектная ультрадисперсная керамика а-Al2O3 66
2.2.3 Наноструктурный моноклинный диоксид циркония
2.2.3.1 Кристаллическая структура и физико-химические свойства 70
2.2.3.2 Изготовление образцов 70
2.2.4 Ультрадисперсная керамика оксида магния 73
2.2.4.1 Кристаллическая структура и физико-химические свойства 73
2.2.4.2 Синтез образцов 73
2.3 Основные методы проведения экспериментальных и теоретических исследований 76
2.3.1 Экспериментальный комплекс для измерения ТЛ 76
2.3.2 Экспериментальная установка для оптического возбуждения образцов и регистрации ОСЛ 79
2.3.3 Источники излучений для возбуждения ТЛ и ОСЛ 81
2.3.4 Измерение спектров свечения и возбуждения
2.3.5 Измерение спектров оптического поглощения 83
2.3.6 Измерение спектров импульсной катодолюминесценции 83
2.3.7 Использованные расчетные методы 84
2.4 Аттестация образцов методами люминесцентной и оптической спектроскопии 85
2.4.1 Анион-дефектные монокристаллы а-Al2O3 85
2.4.2 Анион-дефектные ультрадисперсные керамики
2.4.3 Наноструктурные компакты оксида циркония 96
2.4.4 Ультрадисперсные керамики оксида магния 98
3 Механизмы сенситизации и десенситизации люминесценции в оксидных диэлектриках 104
3.1 Высокотемпературная ТЛ анион-дефектного оксида алюминия после возбуждения различными видами
3.1.1 УФ-возбуждение 105
3.1.2 Рентгеновское излучение 112
3.1.4 Импульсный электронный пучок 115
3.2 Влияние состояния заселенности глубоких ловушек
3.2.1 Заполнение глубоких ловушек при многократном повторении циклов «облучение-нагрев» 117
3.2.2 ТЛ сенситизация после заполнения глубоких ловушек при постоянной температуре 119
3.2.2.1 Влияние начальной ТЛ чувствительности 119
3.2.2.2 Спектральные особенности ТЛ сенситизации 120
3.2.2.3 Связь эффектов сенситизации и сверхлинейности 124
3.2.2.4 ТЛ сенситизация анион-дефектной ультрадисперсной керамики а-Al2O3 126
3.2.2.5 Влияние заполнения глубоких ловушек на форму
3.2.3 ТЛ сенситизация после ступенчатого заполнения и опустошения глубоких ловушек при разных
3.2.3.1 Заполнение глубоких ловушек УФ-излучением 135
3.2.3.2 Заполнение глубоких ловушек рентгеновским
3.2.3.3 Заполнение глубоких ловушек импульсным электронным пучком
3.3 Физическая интерпретация эффектов сенситизации и десенситизации. Электронные и дырочные глубокие центры захвата в анион-дефектном а-АЬО3 139
3.4 Сенситизация ТЛ мелких ловушек в АДК
3.4.1 Кинетические параметры ТЛ мелких ловушек 148
3.4.2 Конкурирующее взаимодействие мелких ловушек с глубокими центрами захвата 153
3.4.3 Влияние заселенности основных ловушек на параметры
3.5 Сенситизация ОСЛ в АДК оксида алюминия 160
3.5.1 Связь эффектов ТЛ и ОСЛ основных ловушек 160
3.5.2 Влияние заселенности глубоких центров на параметры
3.6 ТЛ глубоких ловушек и сенситизация в анион-дефектном
3.6.1 Особенности ТЛ глубоких ловушек в MgO 171
3.6.2 Изменение ТЛ чувствительности 175
4 Температурная зависимость конкурирующего взаимодействия ловушек в широкозонных
4.1 Модель конкурирующих электронных ловушек, учитывающая температурную зависимость вероятности захвата на глубокие центры 183
4.2 Эффекты, связанные с тушением ТЛ в основном пике
4.2.1 Радиационно окрашенные монокристаллы оксида
4.2.2 Ультрадисперсная анион-дефектная керамика а-А1203 188
4.2.3 Влияние глубокой ловушки типа I на зависимость выхода ТЛ от скорости нагрева 190
4.2.4 ФТВ основного пика АДК оксида алюминия после заполнения глубоких ловушек импульсным электронным
4.3 Эффекты, связанные с тушением ТЛ глубоких ловушек 194
4.3.1 «Хромовый» пик при 570 К 194
4.4 Особенности фототрансферной термолюминесценции 203
4.5 Роль глубоких ловушек в формировании сверхлинейности дозовой зависимости ТЛ отклика 2 4.5.1 Результаты эксперимента 208
4.5.2 Результаты расчета 210
4.6 Температурная ионизация F-центров в анион-дефектном
4.6.1 Экспериментальные подтверждения существования термической ионизации F-центров 218
4.6.2 Зонная схема и математическое описание модели 221
4.6.3 Результаты моделирования 226
4.6.3.1 Температурная зависимость заполнения ловушек
4.6.3.2 Температурное тушение люминесценции
4.6.3.3 Термостимулированная проводимость
4.7 Температурное тушение люминесценции в моноклинном диоксиде циркония
4.7.1 Зависимость квантового выхода ФЛ от температуры
4.7.2 ТЛ наноструктурного оксида циркония и ее кинетические параметры
4.7.3 Влияние скорости нагрева на выход ТЛ наноструктурного ZrO
4.8 Выводы
4.7.4 Физическая интерпретация механизма и параметров температурного тушения люминесценции
5 Роль дырочных ловушек в механизме конкурирующих процессов переноса заряда
5.1 Учет сложной структуры основного ТЛ пика в эффектах конкурирующего влияния глубоких ловушек 249
5.1.1 Экспериментальные факты 249
5.1.2 Теоретическое рассмотрение 256
5.1.2.1 Модель, содержащая два центра свечения
5.1.2.2 Модель, содержащая один центр люминесценции 268
5.2 Влияние дырочных основных ловушек на ТЛ пика при 350 К
5.3 Природа ловушек, ответственных за уширение основного ТЛ пика АДК оксида алюминия 271
5.3.1 Примесь титана 272
5.3.2 Примесь кремния 275
5.4 ФТТЛ с участием дырочных центров в АДК оксида алюминия
5.5 Обобщенная модель ТЛ анион-дефектного оксида алюминия 283
5.6 Выводы 292
6 Применение результатов иследований в люминесцентной дозиметрии ионизирующих излучений 294
6.1 Факторы, влияющие на сверхлинейность дозовой характеристики 295
6.1.1 Влияние шага изменения дозы 295
6.1.2 Дозовые зависимости ТЛ отклика при различном исходном состоянии заселенности глубоких центров 297
6.1.3 Дозовые зависимости ТЛ отклика для образцов с различной ТЛ чувствительностью
6.2 Сублинейность дозовых зависимостей выхода ТЛ 302
6.3 Регистрация высокодозных импульсных электронных пучков 311
6.4 Модификация дозиметрических свойств ТЛ детекторов на основе АДК оксида алюминия 322
6.5 Оптимизация эксплуатации детекторов ТЛД-500К
6.5.1 Повторное измерение дозиметрического ТЛ сигнала 325
6.5.2 Способ термолучевой подготовки к экспозициям ТЛ детекторов ионизирующих излучений на основе оксида алюминия 328
6.5.3 Способ измерения дозы, накопленной при повышенной температуре окружающей среды 330
6.6 Дозиметрия нейтронов и смешанных полей 333
6.7 Выводы 339
Заключение 341
Список сокращений и условных обозначений 346
Список литературы
