Electron–hole and excitonic processes in CaSO4 doped with Gd3+, Tb3+ and Dy3+ luminescent ions

Low-temperature investigation of electronic excitations in wide-gap materials doped with RE3+ or Cr3+ ions

“…В CaSO 4 :Tb 3+ был зарегистрирован слегка превышающий единицу квантовый выход η тербиевого свечения при передаче энергии возбужденного фотоном 8.44 эВ оксианиона сразу двум ионам Tb 3+ [15]. Однако, детальное исследование процессов передачи энергии центрам люминесценции при возбуждении фосфора фотонами с энергией 5-40 эВ или электронами 5-10 кэВ в области температур 6-420 К выявило наличие нескольких сложных механизмов возбуждения примесных ионов Tb 3+ в CaSO 4 :Tb 3+ ,Na + и необходимость дальнейшего изучения возможности получения η >1 [16]. Кроме того, для прикладных задач актуальным является и продолжение исследования радиационной стойкости монокристаллов, а также имеющих большую активную поверхность порошков и керамик [17,18].…”

“…В отличие от многих других ионов RE 3+ для ионов Tb 3+ , входящих в состав двух-и трехтербиевых центров, мы не обнаружили при 6, 80 или 300 К излучательных переходов 4f 7 5d 1 → 4f 8 Для многих функциональных материалов критической оказывается их недостаточно высокая радиационная устойчивость [22]. В особо чистых CaSO 4 большие дозы рентгеновского облучения также ведут к сложным процессам неударного (ионизационного) создания радиационных дефектов [16,18]. Однако, в CaSO 4 даже с 1% эффективных примесных центров люминесцентный канал уже успешно конкурирует с созданием дефектов Френкеля (ДФ) при рекомбинации электронов проводимости с автолокализующимися на оксианионах дырками.…”

Recombination luminescence of CaSO4:Tb3+ and CaSO4:Gd3+phosphors

“…The functioning of these transformers is based on the phenomena of photon multiplication [5,6] or photon cutting [7]. In CaSO 4 where the concentration of RE 3+ can be up to 5-7%, there is a total absorption of the exciting VUV-radiation, which provides either the direct excitation of the 4f n → 4f n-1 5d 1 intracentre transitions or the excitation of oxyanions (SO [2][3][4] ) and the formation of separated electrons and holes, with the subsequent energy transfer from the matrix to luminescence impurity centers [see, e.g., 8]. …”

“…The aim of the present study is to analyze thoroughly the excitation recombination mechanisms of impurity lu-1 minescence in CaSO 4 :Tb 3+ and CaSO 4 :Gd 3+ phosphors, where the effective charge of RE 3+ ions substituting for Ca 2+ cations is compensated by either Na + ions [similar to 1,8] or F -ions. It has been shown earlier [see, e.g., 9,10] that at least three different types of recombination impurity luminescence occur in face-centered cubic alkali halide crystals doped with mercury-like s 2 ions (In + , Sn 2+ , Tl + , Pb 2+ ): (i) electron recombination luminescence, when conduction electrons ( ) recombine with the holes ( ) localized at/near impurity centers, (ii) hole recombination luminescence caused by the recombination of mobile holes with the electrons localized at/near impurity ions, and (iii) tunnel luminescence connected with the recombination between localized but spatially close and .…”

“…It has been shown earlier [see, e.g., 9,10] that at least three different types of recombination impurity luminescence occur in face-centered cubic alkali halide crystals doped with mercury-like s 2 ions (In + , Sn 2+ , Tl + , Pb 2+ ): (i) electron recombination luminescence, when conduction electrons ( ) recombine with the holes ( ) localized at/near impurity centers, (ii) hole recombination luminescence caused by the recombination of mobile holes with the electrons localized at/near impurity ions, and (iii) tunnel luminescence connected with the recombination between localized but spatially close and . Recently, tunnel luminescence has been detected in CaSO 4 :Tb 3+ irradiated by an electron beam at 6 K [8]. In low-symmetry CaSO 4 crystals X-irradiated at 300 K, the localization of holes in the form of SO − 4 nearby a cation vacancy V Ca has been detected by the electron paramagnetic resonance (EPR) method [11].…”