درخشندگی گرمالیانی و رسانندگی یونی بلور lif

تک بلور های lif آلاییده شده با فلزات mg یا al یا ti و یا ترکیباتی از این عناصر، سالهاست به عنوان آشکارساز پرتوهای هسته ای به کار می روند. پس از پرتوگیری این بلورها، الکترون های ظرفیت اتمهای تشکیل دهنده آنها جدا شده و در دام های مربوط به ناخالصی ها گرفتار می شوند. در اثر اعمال انرژی گرمایی به این آشکارسازها الکترون های به دام افتاده آزاد و با حفره های مربوطه ترکیب و فوتون های مرئی تولید می نمایند. هدف از این تحقیق، مشخص کردن دقیق فرایند فیزیکی تولید فوتون های گرمالیانی می باشد. جهت آشنایی با رخدادهای تولید فوتون در داخل بلور از سه روش اندازه گیری (طیف جذبی بلورها، درخشندگی گرمالیانی و رسانندگی یونی) و یک روش شبیه سازی کوانتومی dft استفاده شده است. با توجه به این که بلور استفاده شده عایق بوده و گاف انرژی زیادی دارد و دام های الکترون ها در دمای حدود k400 تخلیه می گردند، شبیه سازی کوانتومی ساختار بلور و ترازهای انرژی درون گاف ممنوعه را قبل و بعد از پرتودهی مشخص می نماید. با استفاده از نتایج سه آزمایش فوق الذکر مقدار انرژی فعال سازی به صورت تجربی و مجزا برای هر دام محاسبه گردیده است. طیف جذبی بلورهای پرتو دیده، یک قله جذب برای lif خالص در طول موج nm250 نشان داده است. قله های جذب برای همین بلور پرتو دیده ولی آلاییده شده با mg علاوه بر nm250 در طول موجهایnm 313 وnm 225 نیز جذب داشته است. انرژی فعال سازی مربوط به دامهای nm 225 ، nm250 و nm 313 به ترتیب ev 033/0± 33/0، ev 012/0 ± 21/0 و ev013/0± 16/0 بوده است. انرژی های فعال سازی که از طریق آزمایش درخشندگی گرمالیانی و رسانندگی یونی به دست آمده بترتیب برابر ev 61/0 و ev 79/0 می باشند. ترازهای انرژی مربوط به ناخالصی های تک بلور lif نانو ساختار که از روش شبیه سازی dft به دست آمده اند با مقادیر انرژی های فعال سازی الکترون های بدام افتاده که در روش های تجربی بدست آمده است مطابقت منطقی دارند. لذا با توجه به عناصر آلاییده کننده دوظرفیتی mg که باعث حذف یک یون مثبت li (ایجاد یک جای خالی یون مثبت) می گردد و اینکه انرژی فعال سازی سه روش آزمایشگاهی تقریبا یکسان هستند، لذا فرایند تولید tl می تواند حرکت این جای خالی های یون مثبت بوده که باعث فرو ریختن دام الکترون هایی که توسط mg تولید شده و در نهایت آزاد سازی الکترون ها باشد. این الکترون ها با حفره های بدام افتاده در نزدیکی طیف ظرفیت ترکیب و فوتون مرئی تولید می نمایند. نتایج شبیه سازی dft نشان می دهد که با افزایش ناخالصی mg+2 در ساختار بلور، گاف انرژی به شدت کاهش و ترازهای انرژی زیادی نزدیک طیف رسانش بوجود می آید. این ترازهای انرژی مربوط می شود به قله های الکترونی که با آلاییده شدن lif بوجود آمده اند. در اثر عملیات حرارتی این بلورهای پرتودیده، الکترون های بدام افتاده ناپایدار شده به طیف رسانش مهاجرت می نمایند. انرژی حرارتی لازم جهت تولید tl از مراکز z ، تقریبا برابر است بامقدار گاف انرژی که توسط dft محاسبه گردیده است.