кристаллофосфоры

КРИСТАЛЛОФОСФОРЫ (от кристаллы и греч. phos- свет, phoros - несущий) - неорганич. кристаллич. люминофоры (в осн.- искусственно приготовленное). Люминесценция К. может возбуждаться светом, электрич. током, потоком электронов (катодолюминофоры), рентг. и радиоакт. излучениями (сцинтилляторы ).К. могут быть полупроводники и диэлектрики (имеющие чаще всего центры люминесценции ,образованные активаторами или дефектами кристаллич. решётки) .

Основу К. обычно составляют кристашлы с шириной запрещённой зоны 1,5-10 эВ. К ним относятся в первую очередь соединения типа A_IIb_VI (ZnS, CdS, ZnSe, CdSe и др.), соединения A_IIIB_V, щёлочногалоидные кристаллы. Применяются также соли кислородсодержащих кислот, соединения типа гранатов и т. д. В качестве активаторов используются примвси Ag, Cu, Mg, редкоземельных и нек-рых др. элементов. К. обозначают хим. символами вещества, образующего кристаллич. структуру, и активатора, напр. ZnS*CdS : Ag, Cu. Центрами люминесценции в К. могут также служить сверхстехиометрич. атомы вещества основы (самоактивирование К.). К. применяют в люминесцентных лампах, светящихся экранах, люминесцентных панелях и индикаторах, светодиодах и т. д.

Люминесценция К. может происходить как в результате возбуждения непосредственно центров люминесценции, так н при поглощении энергии возбуждения кристаллич. решёткой или др. примесями (сенсибилизаторами). Механизм люминесценции К. в оси. рекомбинационный.

Осн. параметры К.- выход люминесценции, её спектр и время затухания. Выход люминесценции для К. может достигать десятков процентов и сильно зависит от концентрации активатора и неконтролируемых примесей - тушителей. Поэтому технология создания К. требует особой чистоты исходных веществ. Выход люминесценции К., особенно имеющих з своём составе специально введённые тушащие центры, зависит от темп-ры и может резко меняться при изменении темп-ры даже на неск. градусов (такие К. используют для визуализации тепловых полей в радиовизорах, тепловизорах и т. д.). В нек-рых К. при облучении видимым или УФ-светом энергия возбуждения запасается на метаста-бильных уровнях захвата электронов (ловушках) и может освобождаться при нагревании (термовысвечивание) или при облучении ИК-светом (вспышечные К.). Метод термовысвечивания используют для определения энергетич. спектра уровней захвата. Вспышечные К. применяют в ИК-приборах ночного видения, для визуализации распределения ИК-излучения.

Др. важный параметр К.- время затухания люминесценции. Так, в качестве сцинтилляторов, где необходимо хорошее временное разрешение, применяют К. со временем затухания в неск. наносекунд (ZnS : Ag, щёлочногалоидные кристаллы типа CsI : Tl, NaI : Т1 и др.), для экранов электронно-лучевых трубок - К. со временем послесвечения от микросекунд до неск. секунд (ZnSCdS : Cu и др.), для индикации стрелок приборов, часов и т. д.- т. н. составы временного действия с длительностью послесвечения до неск. часов (светосоставы на основе К. ZnSi : Cu, SrS : Си, Bi). При включении в состав К. источника возбуждения (напр., радиоакт. солей) получают т. н. светосоставы пост. действия.

Спектр люминесценции К. определяется в осн. типами центров люминесценции, т. е. видом активатора. В люминесцентных лампах подбираются К., позволяющие получить источники света с различной цветовой темп-рой [чаще всего ЗСа₃ (P0₄)₂Ca(F, Cl)₂ : Sb, Mn]. В телевизионных трубках используют К. с повышенной стойкостью к облучению электронами; белый цвет свечения экрана обеспечивают смешением жёлтого свечения ZnSCdS : Ag и голубого ZnS : Ag. В цветных телевизорах применяют К. трёх цветов: ZnS : Ag - голубой, Zn₂SiO₄ : Mn - зелёный, Zn₃(P0₄)₂ : Mn (или YV0₄ : Eu) - красный.

К др. параметрам К. относятся их стойкость к разл. облучениям и атм. воздействию, яркость свечения, зависимость выхода люминесценции от возбуждения, гра-нулометрич. состав для порошковых К. и т. д.

Синтез К. осуществляется чаще всего прокалкой твёрдой шихты при темп-рах 800-1500 К; нек-рые К. получают из газовой фазы или расплава. Центры люминесценции в К. можно рассматривать как сильно разбавленный раствор дефектов в регулярной решётке, а процесс синтеза К.- как растворение активатора и его диффузию, скорость к-рой и концентрация примесей могут быть рассчитаны. Добавление в шихту веществ (плавней) с темп-рой плавления ниже темп-ры синтеза К. приводит к снижению поверхностного натяжения, что ускоряет и облегчает синтез К. Атомы плавня могут служить также зарядокомпенсирующей добавкой. Так, при синтезе цинксульфидных К. в качестве плавней используют хлористые соединения.

Лит.: Гугель Б. М., Люминофоры для электровакуумной промышленности, М., 1967; Физика и химия соединений A^IIB^VI, пер. с англ., М., 1970; Гурвич А. М., Введение в физическую химию кристаллофосфоров, 2 изд., М., 1982.

Э. А. Свириденков.

   <<      Предметный указатель      >>