Введение к работе
Актуальность темы. Воздействие, на вещества через электронную идсистему выделилось в последние годы в перспективную область [сследований в физике твердого тела и поверхности. Существует зірокий класс радиационно-стимулированных атомных процессов, ібусловлешшх взаимодействием атомной и электронной' подсистем рісталла: диффузия, фазовые превращения, десорбция, дефектообра-ювание и т.д. В основе физики этих явлений лежит локализация юзбуждения в ограниченной области кристалла с последующей передали энергии от электронной подсистемы к атомной.
. Особое место занимают исследования подпороговых процессов (ефектообразования, при котором изменение физических свойств іатериалов происходит под воздействием фотонов или низкоэнергетич-шх частиц, не способных смещать атомы из узлов решетки путем тгругих столкновений.
Дефектообразование, стимулированное возбуждением электронной юдсистемы, интенсивно исследуется в ионных кристаллах, элементарных и бинарных полупроводниках [1,2]. Однако анализ элементарных іктов создания дефектов в зтіїх веществах затруднен необходимость» гчета сложного характера сильных межатомных взаимодействий.
Кристаллы инертных элементов (или, как их теперь принято назы-їать, атомарные криокристаллы) выделяются среди других веществ яалостью межатомных взаимодействий по сравнению с внутриатомными, простотой фононного спектра, который содержит лишь акустическиз зетви, и простотой структуры решетки (плотная упаковка идентичных 1ТСМОВ). Однако до последнего времени вопросы дефекгосбразования в зтих веществах практически не рассматривались, несмотря на то, что шенно они являются классическим объектом для моделирования многих іроцессов в физике твердого тела. В атомарных криокристаллах злабая межатомная связь сочетается с достаточно сильным короткодействующим экситон-фононным взаимодействием, что проявляется в эффектах автолокализации экситонов. Автолокализация сопровождается сонцентрацией и выделением энергии в ограниченной области кристалла, что позволяет отощать высокого квантового выхода радиациснно-зтпмулярованных проце с сов.
Подробіте исследования энергетической структура и динамики
электронных возбуждений в атомарных криокристаллах [3] позволили предсказать возможность генерации дефектов в ходе процессов автолокализации экситонов [4]. Первые экспериментальные данные с дефектообразовании, стимулированном автолокализацией в квазиатомные состояния были получены в работе [5] при исследовании твердого Ne.
Возможность стимулирования процессов дефектообразования при автолокализации экситонов в квазимолекулярные (M-STE) состояния дс настоящей работы экспериментально не исследовалась.
В качестве объектов были выбраны криокристаллы тяжелых инертных элементов Хе и Кг, в которых этот канал автолокализации экситоное является единственным.
Целью настоящей работы являлось:
1. Изучение особенностей автолокализации экситонов в квазимоле
кулярные состояния в криокристаллах ксенона и криптона с различным
содержанием исходных дефектов с целью разделения процессов автоло-
кализадии в регулярной решетке и вблизи дефектов.
2. Выяснение возможности образования стабильных структурных
дефектов, вызванного автолокализацей экситонов в криокристаллах Хе
и Кг, при облучении их пучком электронов с энергиями ниже порога
образования дефектов путем упругих соударений.
Основные результаты и положения выносимые на защиту:
-
Объяснена природа компонент полос люминесценции квазимолекулярных центров в криокристаллах Хе и Кг.
-
Разделены процессы автолокализации экситонов в объеме регулярной решетки и в дефектных областях кристалла.
-
Обнаружен новый механизм образования дефектов в возбужденном электронном состоянии при автолокализации экситонов в квазимолекулярные состояния.
-
Определено электронное состояние, участвующее в образовании дефектов в возбужденном состоянии.
Б. Выделен механизм образования дефектов при диссоциативном распаде квазимолекулярного автолокализованного состояния после излучательного перехода в основное состояние.
Все перечисленные результаты получены впервые, что определяет научную новизну работы.
Научное и практическое значение работы состоит в том, что
получены новые данные о взаимодействии электронной и атомной подсистем в твердых Хе и Кг, которые важны как для интерпретации результатов других экспериментов, так и для уточнения теоретических представлений о динамике решеточных возбуждений в атомарных криокристаллах. Кроме того, знание механизмов электронно-стимулированных процессов, происходящих на атомном уровне при радиационном воздействии на вещество, необходимо для разработки научных основ управляемого изменения свойств материалов и нахождения эффективных способов борьбы с их деградацией при облучении. Полученные результаты могут быть внедрены в практику и использованы при разработке активных сред квантовых генераторов и источников их накачки, счетчиков ядерных излучений, фотокатодов рентгеновского излучения, в космическом приборостроении, при создании новых технологий в микроэлектронике и криохимии.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на 8-й и 9-й Всесоюзных конференциях по физике вакуумного ультрафиолетового излучения и его взаимодействию с веществом (Иркутск, 1989 г.; Томск, 1991 г.), Международной конференции по радиационному материаловедению РМ-90 (Алушта, 1990 г.), 26-м и 29-м Совещаниях по физике низких температур (Донецк, 1990 г.; Казань, 1992 г.), Всесоюзной конференции по люминесценции, посвященной 100-летию со дня рождения академика С.М'.Вавилова (Москва, 1991 г.), 2-й Всесоюзной конференции "Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц" (Свердловск, 1991 г.), 8-й Международной конференции по динамическим процессам в возбужденных состояний твердых тел DPC91 (Лейден, Нидерланды, 1991 г.), советско-японском семинаре по криохимии (Москва, 1991 г.), 5-й Всесоюзной конференции по химии низких температур (Москва, 1991 г.), 7-м Республиканском совещании по физике криокристаллов (Донецк, 1991 г.), 14-й Международной конференции по криогенному материаловедению ICEC/1C1JC-14 (Киев, 1992 г.), 10-й Международной конференции по физике вакуумного ультрафиолетового излучения VUV-10 (Париж, 1992).
Структура и объем диссертации. Диссертация-состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации 109 страниц, включая 24 рисунка и 5 таблиц. Список литературы состоит из 113 наименований.