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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
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A
Y.Zhu,D M鼬.h
[3】R Ma,H.B.N
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