Анотація до роботи:

Бердичевський О.М. Ефекти вібронної взаємодії в багатокомпонентних галоїдних кристалах, активованих ртутеподібними іонами. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.10 – фізика напівпровідників і діелектриків, Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, 2005.

Робота присвячена встановленню механізмів впливу ефектів вiбронних взаємодій на енергетичні рівні активаторних іонів в багатокомпонентних галоїдних кристалах, пошуку нових матеріалів, котрі можуть бути використані у якості модельних об’єктів для дослідження люмінесценції ртутеподібних центрів.

На підставі проведених досліджень люмінесценції чистих та активованих галоїдних сполук встановлено той факт, що не зважаючи на низьку симетрію кристалів групи A₂BI₄, в них також проявляється ефект Яна-Теллера. Тонку структуру спектрів збудження фотолюмінесценції Mn²⁺-центрів в кристалах Rb₂ZnI₄ і Cs₂ZnI₄ проаналізовано з допомогою теорії Танабе-Сугано. Досліджено люмінесценцію АЛЕ в кристалі Rb₂CdI₄. Проведено вимірювання величини абсолютного квантового виходу кристалів Rb₂ZnI₄:In та Cs₂ZnI₄:Mn.

Встановлено положення смуг люмінесценції автолокалізованих екситонів в кристалах BaCl₂ і LaI₃.

Досліджено особливості люмінесценції Pb²⁺- та Sn²⁺-центрів в кристалах BaCd₂Cl₆. Показано, що особливості люмінесценції активаторних іонів в даних кристалах зумовлюються впливом ефекту Яна-Теллера та нееквівалентним розміщенням іонів активатора у кристалічній матриці.

1. Домішкова люмінесценція іонів In⁺ в кристалах Rb₂ZnI₄ спричинена спільним впливом низькосиметричного кристалічного поля, спін-орбітальної взаємодії та ефекту Яна-Теллера на ³Т_1u рівень іонів In⁺. Виникнення двох смуг люмінесценції іонів In⁺ в кристалах Rb₂ZnI₄ та їх температурна залежність пояснюється наявністю двох мінімумів поверхні адіабатичного потенціалу релаксованого збудженого стану, між якими відбувається перерозподіл заселеностей рівнів за рахунок тунельних ефектів при зміні температури. Вплив електрон-фононної взаємодії та ефекту Яна-Теллера веде до розщеплення збуджених станів ³T_1u і ¹Т_1u іону In⁺ в матриці кристалу Rb₂ZnI₄.

2. В кристалі Tl₂ZnI₄ при температурі 77 К виявлено p - смугу фотолюмінесценції автолокалізованих екситонів (2.54 еВ). Автолокалізований катіонний екситон в кристалі Tl₂ZnI₄ можна представити як дірку, що є локалізованою на (Tl₂)⁺ квазімолекулі. Величина абсолютного квантового виходу фотолюмінесценції кристала при 77 К рівна 0.70. В кристалах Tl₂ZnI₄:Mn має місце ефективна передача енергії від екситонів до Mn²⁺-центрів.

3. При температурі 77 К вперше визначено положення екситонних піків відбивання кристалів A₂ZnI₄ (A=Tl, Cs, Rb) і Rb₂CdI₄, на основі яких розраховано ширину забороненої зони, енергію зв'язку та радіус екситона.

4. Проведено розрахунок електронних рівнів енергії іона Mn²⁺ в кристалах A₂ZnI₄:Mn (A=Tl, Cs, Rb) в тетраедричому оточенні в залежності від сили кристалічного поля. Показано, що на величину розщеплення рівнів основний вплив мають як спін-орбітальна взаємодія та утворення в кристалі ковалентних зв'язків, так і ефекти вібронних взаємодій. В кристалі Cs₂ZnI₄ вперше виявлено факт різкого зменшення величини відносного квантового виходу фотолюмінесценції в точці фазового переходу при 96 К.

5. На основі досліджень спектрів люмінесценції, спектрів збудження люмінесценції і їх кінетики кристалів BaCl₂ та Rb₂CdI₄ в температурному інтервалі 8-300 К вперше доведено наявність двох смуг люмінесценції автолокалізованих екситонів, що відповідають синглет-синглетним (p) і триплет-синглетним (s) переходам. Для кристала BaCl₂ на основі аналізу спектрів відбивання (8-10 К) і збудження p- і s-смуг люмінесценції з часовим розділенням вперше оптичним методом визначена ширина забороненої зони.

6. Вперше проведено комплексні дослідження люмінесцентних характеристик кристалу BaCd₂Cl₆, активованого іонами Pb²⁺ і Sn²⁺. На основі досліджень спектрів фотолюмінесценції та збудження фотолюмінесценції в широкому спектральному і температурному інтервалах зроблено висновок про те, що домішкова люмінесценція іонів Pb²⁺ в кристалах BaCd₂Cl₆ зумовлена особливостями розміщення активаторних іонів в кристалічній матриці та впливом електрон-фононної взаємодії. Визначено величину абсолютного квантового виходу фотолюмінесценції в A_T - і A_X - смугах фотолюмінесценції, що становить 0.44 і 0.17 відповідно.

7. Вперше показано, що іон Sn²⁺ у гратці кристалу BaCd₂Cl₆:Sn може займати два нееквівалентні положення у кристалічній гратці а також зазнає впливу ефекту Яна-Теллера, що зумовлює складну структуру спектрів фотолюмінесценції та збудження фотолюмінесценції. Оскільки спектр фотолюмінесценції розміщений у широкій спектральній області, то цей факт дозволяє рекомендувати даний кристал в якості перспективного матеріалу для лазерних активних середовищ.

Публікації автора:

1. Бердичевський О.М., Вістовський В.В., Пашук І.П., Підзирайло М.С. Спектроскопія кристалів Cs₂ZnI₄:Mn і Rb₂ZnI₄:Mn. // Журнал фізичних досліджень. - 2000. – Т. 4, № 4. - С. 464-469.

2. Бердичевський О.М., Підзирайло М.С., Антоняк О.Т., Стефанський І.В.. Дослідження люмінесцентних характеристик кристалу BaCd₂Cl₆. // Вісник Львівського університету. Серія фізична. - 2000 - Вип. 33. – с. 51-55.

3. Berdychevsky O.M., Vistovsky V.V., Pidzyrailo M.S., Bolesta I.M., Storchun M.V. Luminescence characteristics of the Rb₂CdI₄ crystal // Optics Communications. - 2000. - v.184. № 1 - 4 - Р. 169–174.

4. Berdychevsky O.M., Gnyp R.G., Maximovych K.K., Pidzyrailo M.S. Optical and spectral properties of the Tl₂ZnI₄ and Tl₂ZnI₄:Mn crystals // Optics Communications. - 2001 - Vol. 195, № 5-6. – Р. 443-448.

5. Підзирайло М.С., Бердичевський О.М., Вістовський В.В., Сторчун М.В. Оптико - спектральні характеристики кристалів A₂ZnI₄ (A = K, Rb, Cs) // Фізичний збірник НТШ. - 2001. - Т. 4. - с. 61 - 68.

6. Berdychevsky O.M., Pidzyrailo M.S., Pidzyrailo S.M., Chornodolsky Ya.M. Luminescence of BaCd₂Cl₆:Pb crystals // Physica status solidi (b), - 2002. - Vol. 229, № 3, - Р. 1305–1312.

7. Бердичевський О.М., Підзирайло М.С., Купчинський В.В. Люмінесценція кристала BaCd₂Cl₆:Sn // Журнал фізичних досліджень. - 2002. - Т. 6., № 1. - с. 118 – 123.

8. Berdychevsky O.M., Vistovsky V.V., Pidzyrailo M.S., Stefansky I.V. Effects of the vibronic interactions in the K₂ZnI₄:In and Rb₂ZnI₄:In crystals // Journal of Luminescence - 2003. - Vol. 101, № 3. - Р. 184-192.

9. Бердичевський О.М., Підзирайло М.С., Стриганюк Г.Б., Хапко З.А. Дослідження люмінесцентних характеристик кристалів BaCl₂ з використанням синхротронного випромінювання // Журнал фізичних досліджень. - 2004. - Т. 8., № 4. - с. 376 – 383.

10. Pidzyrailo M.S., Berdychevsky O.M., Vistovsky V.V., Pashuk I.P. Optical and spectral properties of the crystals A₂ZnI₄:Mn²⁺ A = (Cs, Rb) // Proceedings of the Fifth International Conference on Inorganic Scintillators and Their Applications. Moscow, Russia. - 2000. - Р. 703 - 707.

11. Pidzyrailo M.S., Berdychevsky O.M., Vistovsky V.V., Storchun M.V., Stefansky I.V. Spectroscopy of the crystals Cs₂ZnI₄:Mn²⁺ // Proceeding of the XIV International School Seminar "Spectroscopy of molecules and crystals". - June 7-12, 1999, Odessa. Ukraine. - p.115.

12. Pidzyrailo M.S., Berdychevsky O.M., Vistovsky V.V., Pashuk I.P. Optical and spectral properties of the crystals A₂ZnI₄:Mn²⁺ (A=Cs, Rb) // Book of abstract International Conference on Inorganic Scintillators and Their Applications (SCINT99). - August 16 - 20, 1999, Moscow, Russia. - p.166.

13. Berdychevsky O.M., Pidzyrailo M.S., Vistovsky V.V. Luminescence of the crystals BaCd₂Cl₆ // Proceeding of the international workshop "Relaxed, nonlinear and acoustic optical process: materials - growth and optical properties" RNAOPM`99, September 13-17, 1999, Lutsk, Ukraine. - p. 28.

14. Pidzyrailo M.S., Berdychevsky O.M., Vistovsky V.V., Parandiy P.P., Stefansky I.V. Spectroscopy of the LaI₃ crystal // Book of abstract 13th International Symposium on Exoemission and related relaxation phenomena, August 21 - 26, 2000, Jurmala, Latvia, p. 25.

15. Підзирайло М.С., Бердичевський О.М., Вістовський В.В., Сторчун М.В. Оптико - спектральні характеристики кристалів A₂ZnI₄ (A= K, Rb, Cs) // Матеріали II міжнародного смакулового симпозіуму "Фундаментальні і прикладні проблеми сучасної фізики", 6 - 10 вересня 2000 р., Тернопіль, Україна

16. Бердичевський О.М., Підзирайло М.С., Антоняк О.Т., Стефанський І.В. Дослідження люмінесцентних характеристик кристалу BaCd₂Cl₆ // Збірник матеріалів VI Міжнародного семінару з фізики і хімії твердого тіла, Львів, 31 травня - 4 червня 2000 р., С. 31.