بخشی از مقاله
مقدمه:
ترمولومینسانس شکلی از لومینسانس است که انرژی جذب شده از پرتوهای الکترومغناطیسی یا پرتوهای یونی را با گرمکردن ماده بهصورت پرتوهای مرئی یا نزدیک به مرئی گسیل میکند، که این پدیده در بلورهای عایق یا نیمه رساناها مشاهده میشود 2]،.[1 ترمولومینسانس وسیله مهمی برای مطالعه مراکز رنگی در هالیدهای قلیایی است. بیشتر مطالعات ترمولومینسانس بر روی تک کریستالهای هالیدهای قلیایی یا پودرهای ریز بلورین انجام شده است .[3] ترمولومینسانس لایههای نازکی از بلورهای هالیدهای قلیایی نتایج قابل توجهی را ارائه کرده است، پژوهشها همچنان برای دستیابی به کریستالی با خواص بهتر ادامه دارد. در این مقاله ابتدا به شرح چگونگی رشد تک بلورها و آماده سازی نمونه ها میپردازیم سپس تاثیر ناخالصی ایندیوم را بروی باند گپ انرژی بررسی میکنیم و در پایان نمودارهای درخشندگی بلورهای KBr و KCl و تاثیر ناخالصی بر روی آن ها را بررسی میکنیم.
شرح آزمایش:
1263
در این مطالعه برای رشد بلورهای KBr، KCl، KCl:In و KBr:In از روش چوخرالسکی و پودر مربوط به هر ماده متعلق به شرکت مرک آلمان و با خلوص 99/999 درصد استفاده گردید. ابتدا 99/9 در صد مول از پودر KBr و 0/1 مول درصد از پودر InCl3 را در بوته ریخته و تا دمای 5000c، محیط را تا 8 × 10-4 tor خلاء میکنیم تا رطوبت از محیط رشد خارج گردد. پس پودر با گاز آرگون شستسو داده میشود، و برای تشکیل مذاب همگن دمای کوره تا 9000c میرسد. پس از ذوب کامل و به تعادل رسیدن مذاب دمای کوره را تا حدود 8000c کاهش میدهیم. در این هنگام بلور دانه در حین چرخش به آرامی با مذاب مماس شده تا زمان کشیدن بلور دانه شود، این زمان حدود چند دقیقه پس از مماس شدن خواهد بود. بلور دانه با سرعت 25 دور در دقیقه دور خود میچرخد و با سرعت کشش 10 میلیمتر بر ساعت به طرف بالا فرستاده میشود. بوته نیز با سرعت 5 دور در دقیقه دور خود می چرخد و با سرعت 1 میلیمتر بر ساعت به طرف بالا فرستاده میشود. با پایان فرایند رشد بلور، بلور رشد داده شده از مذاب خارج شده و برای تنش زدایی به مدت 12 ساعت در داخل کوره در دمای 5800c قرار داده شد. که این دما تقرباًی معادل 0/8 دمای ذوب ماده اولیه است. در مرحله آخر بلور با نرخ 300c/h تا دمای محیط سرد میگردد. برای آماده سازی نمونهها بلورها را به ابعاد 3 ×3 ×1 و وزنی در حدود 0/05 g برش دادیم (شکل .(1 نمونهها قبل از پرتودهی در کورهای به مدت 30 دقیقه در دمای ْc 400 آنیل و سپس از 3 - 30 Gy با چشمه 60Co با سرعت دز 24/25 Gy/hپرتودهی شدند و از 15000 Gy 30 - با چشمه 60Co با سرعت دز 702 Gy/h پرتودهی شدند.
شکل .1 نمونه های بلوری آماده شده برای پرتودهی
در بلورهای KCl:In و KBr:In برای بهدست آوردن مقدار ایندیوم توزیع شده در شبکه بلوری از دستگاه ICP-(Optima-7300-DV) OES استفاده شد که مقادیر ایندیوم توزیع شده در بلورها بهترتیب برابر 0/00091و 0/0047مولار درصد بهدست آمد.
محاسبه گاف نواری بهوسیله نقاط تائوک
1264
روشی که به طور گسترده برای تعیین گاف نواری استفاده میشود منحنی تائوک است، که در این روش برای به دست آوردن گاف نواری از طیفهای انعکاسی استفاده می گردد. در این مطالعه از دستگاه طیف سنج مرئی- فرابنفش جاسکو V-670 استفاده شد. معادله (αhν)1/n = A( h - Eg) فرمول پیشنهادی تائوک، داویس و مات را بیان میکند. در آن h ثابت پلانک، فرکانس ارتعاشی، ضریب جذب، Eg گاف نواری، A ثابت تناسبی است. چون گذار ممکن مستقیم در این آزمایشها استفاده شده، لذا n=1/2 برای این نمونهها به کارگرفته
شده است. سپس طیف انعکاسی به تابع Kubelka-Munk تبدیل میشود. محور عمودی ( F(R که با ضریب
جذب متناسب است. مقدار در معادله تائوک با ( F(R جایگزین میشود. بنابراین معادله قابل استفاده به
صورت معادله (F(R∞)hν)2 = A( h - Eg) در میآید و Kubelka-Munk به صورت معادله 1 ) F(R )
2 R
−R)2
بیان می شود که R بیانگر طیف انعکاسی بر حسب درصد است. سپس (F(R∞)hν)2 برحسب h رسم خواهد شد و مقدار (h -(h F(R ))2) را که همان خط مماس در نقطه خمیدگی منحنی است را رسم میشود و با استفاده از خط مماس رسم شده از مرحله قبل، مقدار انرژی گاف نواری بلورهای KBr، KCl، KBr:In و KCl:In از نقطه اشتراک خط مماس بر منحنی و محور افقی به دست میآید .[4] در جدول 1 مقادیر بهدست آمده از انرژی گاف نواری بلورها آمده است.
جدول :1 مقادیر به دست آمده از انرژی گاف نواری بلورها
