Физическая энциклопедия

ЦЕНТРЫ СВЕЧЕНИЯ

(центры люминесценции) - элементарные или составные образования в веществе, к-рые испускают кванты люминесцентного излучения (см.Люминесценция).Ц. с. могут служить отд. атомы, ионы, молекулы, их агрегаты - ассоциаты и кластеры, а также собств. дефекты кристаллич. структуры (напр., вакансии регулярных узлов). Понятие о Ц. с. как об элементарном излучателе, возникшее ещё до формирования квантовомеханич. представлений, претерпело значит. эволюцию, и в настоящее время очевидна его нек-рая условность, тем не менее его широко используют в научной литературе. Микроструктура Ц. с. во многом определяет спектральные, энергетич., инерц., поляризац. и др. свойства люминесцентного излучения.

В зависимости от области локализацииволновых функцийоптически активных электронов (т. е. электронов, ответственных за излучат. переходы) различают Ц. с. малого и большого радиуса. В первом случае наличие соседних атомов или молекул слабо сказывается на структуре уровней энергии Ц. с. и соответственно спектрах и вероятностях излучат. переходов. В кристаллофосфорах такими центрами могут служить трёхвалентные ионы редкоземельных элементов, к-рые используются в качестве активаторов в люминофорах разл. назначения (фото-, като-до- и электролюминофорах, в лазерных кристаллах и стёклах и т. д.). Положение максимумов полос испускания этих ионов испытывает лишь слабый сдвиг (~100- 300 см-1) в разл.кристаллич. решётках, стёклах и растворах. Одни и те же ионы в кристаллич. матрицах могут создавать неск. сортов Ц. с. разл. симметрии с заметно различающейся штарковской структурой уровней энергии, а также поляризацией излучения. Для внедрения в кристалл активатора иной валентности (гетеровалентное замещение) часто вводят дополнит. примесь - соактиватор, с помощью к-рого компенсируется заряд (напр., щелочные металлы Na и К при замещении редкоземельными ионами двухвалентных катионов кристалла Са, Mg, Ba и т. д.). Оптимальная концентрация таких центров составляет от 10-2до 1 %, в нек-рых случаях она может доходить до 10 и более процентов и даже до полного замещения катионов решётки. Однако для люминофоров с высокой концентрацией активатора требуется особая чистота исходного сырья по отношению к др. примесям, создающим центры тушения (см.Тушение люминесценции)с высокой вероятностью безызлучательных переходов. В нек-рых люминофорах и лазерных кристаллах для получения необходимых спектральных и иных характеристик люминесцентного излучения специально вводят Ц. с. неск. сортов, в т. ч. эффективно взаимодействующих друг с другом (за счёт переноса заряда или резонансноймиграции энергии).

В формировании Ц. с. большого радиуса активно участвуют мн. соседние атомы, ионы или молекулы осн. вещества и даже весь кристалл в целом. Типичными примерами таких центров служат изовалентные примеси Р, As, Sb в элементарных полупроводниках Ge, Si или полупроводниковых соединениях группы AIII BV. Для описания свойств их излучения применяют водородоподобную (или гелиеподобную) модель Ц. с. с учётом эфф. массы локализованного носителя заряда и диэлектрич. проницаемости среды.

Во мн. случаях реализуется промежуточный случай Ц. с. ср. радиуса, представляющий наиб. трудности для идентификации их строения и теоретич. расчётов энергетич. структуры. Такого типа центры образуются, напр., в типичных кристаллофосфорах на основе широкозонных полупроводниковых соединений группы АII BV (напр., ZnS), легированных ионами тяжёлых металлов (Ag, Сu, Аu). В состав этих центров могут входить собств. дефекты кристаллич. структуры и соактивирующие примеси, образующие в нек-рых случаях донорно-акцепторные пары. Для формирования определ. Ц. с. требуется строго выдерживать заданные условия синтеза (темп-ру и длительность прокалки, скорость охлаждения, вакуумирование или давление активирующих паров и т. д.).

Особую группу Ц. с. образуют сложные многоатомные молекулы, напр. молекулы красителей в разл. растворах или молекулы живых организмов. В бесструктурных и относительно широких полосах испускания и поглощения этих центров проявляются общие статистич. закономерности, в нек-ром отношении аналогичные законам теплового излучения (в частности,Степанова универсальное соотношение).Для описания их спектров используют т. н. конфигурац. модель возбуждённых и основных уровней энергии Ц. с. Аналогичную модель с той или иной степенью обоснованности и точности используют для описания и нек-рых др. Ц. с., напр. образованных ионами Т1 в КС1 и др. щёлочно-галоидных кристаллах.

Лит.:Гурвич А. М., Введение в физическую химию кристал-лофосфоров, 2 изд., М., 1982.Ю. П. Тимофеев.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.


  1. центры свечения—ЦЕНТРЫ СВЕЧЕНИЯ центры люминесценции дефекты кристаллич. рештки обусловливающие свечение люминофора iсм. Люминесценция. iВ кристаллофосфорах Ц. с. могут быть обусловлены ...Большая советская энциклопедия
  2. центры свечения—центры люминесценции дефекты кристаллической рештки обусловливающие свечение люминофора См. Люминофоры см. Люминесценция. emВ кристаллофосфорах Ц. с. могут быть обусловле...Большая Советская энциклопедия II
  3. центры свечения—[luminescence centers] центры люминесценции дефекты кристаллической решетки обусловловливающие свечение люминофора Смотри Люминесценция. В кристаллофосфорах центры свеч...Энциклопедический словарь по металлургии