掺镧钨酸铅闪烁晶体EXAFS研究.pdfVIP

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C4 掺镧钨酸铅闪烁晶体的EXAFS研究 林奇生,冯锡淇 (中国科学院上海硅酸盐研究所无机功能材料开放实验室.上海.200050) 摘要 本文利用EX.ALFS对固相合成的PbW04:La晶体中W原子的近边结构进行研究,结果表明 PWO晶体掺镧15%m]o后.其第一配位层的配位数增加.同时w—o键长变短,说明晶体中存 在问隙氧离子.最后,讨论了间隙氧离子的结构起因以及其在发光机制方面的作用. 引言 撞机LHC中的闪烁晶体材料11。。基于这一背景。自1994年以来,PWO成为各国竟相研究的热 点。此外,PWO在光电子和电导方面也具有相当的潜力Hj】。许多研究表明,PWO具有结构敏 感特征,晶体中的缺陷和杂质等对它的闪烁性能髟晌极大。作为系列工作的一部分,本文对PWO 作为基质的稀土掺杂进行了微结构研究,咀确定晶体中可能存在的缺陷态,从而为了解晶体的 发光机制、辐照损伤机理等提供依据。 实验 物,经900。C预烧,压片.在11000C经固相反应2h.然后自然冷却得到无色多晶体。在扩展X EXAFS谱。实验数据处理采用UWXAFS和FEFF软件包. 结果 图1给出了PWO中w的L吸收边EXAFS 谱经背景扣除和Fouder变换后的径向结构函 数。图中1.375A处的一个主峰,它对应于w” 离子最近邻配位层的贡献。我们对上述径向结构 函数进行再一次的Fourier变换,对w”离子第 一配位层进行拟台,拟合的结构参数列于表l。 从上表可知,拟台得到的w二。键长比纯晶 体的w—O键长要短;而拟合所得的配位数比 文献值要大I“。这说明w”离子周围的配位情况 已发生变化,晶体中可能存在间隙氧离子. 图1PWO:La晶体的径向结构函数. 讨论 由于时和Pb2+有相似的离子半径和电负性,La3+在PWO晶体中将占据P旷亚点砗位置, 形成一个正电中心.在低浓度(1%m/o)L0+掺杂PWO晶体中,介电损失谱实验分析表明晶 体中存在【2(La嚣)‘一V南】偶极缺陷川。这说明,在低浓度掺杂的PWO:La晶体中.因L0+离 —_14卜 除了铅空位t还应该存在别的类型的负电中心,即间隙氧离子,来补偿因大量L,离子的引入 而造成的电荷不平衡。 间隙氧离子的存在,为解释PWO晶体中绿发光成分的产生机制提供了可能。对PWO晶体 的发光光谱中绿发光带的起源,至今仍存在~定的分岐。Groeninkl91等最早提出绿发光带是孤立 失的氧是与pb”和w”相关联还是只与w”相关联,提出绿发光起源于两类不同的(WO,+F) 心的观点。另外,有人[I“根据PWO晶体在空气气氛退火后绿光增强的实验事实提出用间隙氧 据,本文的结果为这个观点提供了有力的支持。 致谢 感谢中国科技大学国家同步辐射实验室施潮淑教授在EXAFs实验方面的帮助。本文的工作 受到国家自然科学基金的资助(批准。 参考文献 VG Barishevski,MKorZ}t/k,VL 【q Moro‘V.B Soiovyanov,D.NZadneprovskii,v-A Instnlm.Methods Nefedov,RV.Dorogovin,L.L.Nanmaya,NuclPhvs R%A322 f1992)231. Dafmei,E N 【2】PLecoq,1 Auffray,M.Schneegans,M.Korzhik,O.VMissevitch,V.B.Pavl∞ko,A.AFedorov,A Anne咄ov,V.L Kostylev,Nuel.Instr.andMeth.inPhys.Res.A 365(1995)291. A Y.Zhu,D M鼬.h [3】R Ma,H.B.N

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