Люминесценция ионных кристаллов, возбуждаемая импульсами сильноточного электронного пучка

2
СОДЕРЖАНИЕ
Список сокращений................................................. 7
Введение......................................................... 6
Глава I. ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ШИРОКОЩЕЛЕВЫХ ИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ ПРИ
ВОЗБУВДЕНИИ ЭЛЕКТРОНАМИ (литературный обзор) .......... 16
1.1. Общие замечания...................................... 16
1.2. Размен энергии быстрого электрона в ТТ ............... 19
1.2.1. Взаимодействие быстрых электронов с ТТ 19
1.2.2. Высокоэнергетические электронные возбуждения в
ТТ................................................... 21
1.2.3. Плазмоны в диэлектриках............................ 24
1.2.4. Размножение электронных возбуждений ................ 25
1.3. Свечение высокоэнергетичных электронов в ТТ .... 27
1.3.1. Тормозное излучение................................ 27
1.3.2. Переходное излучение ................................ 28
1.3.3. Роль излучения вторичных электронов ................. 29
1.4. Электронные возбуждения в широкощелевых ионных
кристаллах ...................................... 30
1.4.1. Свободные и автолокализованные возбуждения ..... 30
1.4.2. Электроны (дырки) в фононном поле .............. 33
1.4.3. Экситоны в фононном поле............................ 37
1.4.4. Адиабатическая поверхность экситона ................ 39
1.4.5. Взаимодействие экситона Френкеля с оптическими фононами ................................................ 42
1.4.6. Энергетическая структура в пассивной зоне ...... 44
1.5. Релаксация электронных возбуждений ............... 45
1,5.1. Особенности релаксации зонных и локализованных
3
электронных возбуждений............................ 45
1.5.2. Релаксация зонного состояния...................... 46
1.5.3. Релаксация в локальном состоянии .................. 48
1.6. Свечение электронных возбуждений широкозонных
диэлектриков ..................................... 50
1.6.1. Свечение зонных электронов и дырок ................. 50
1.6.2. Свечение свободных экситонов ....................... 51
1.6.3. Правило Урбаха..................................... 55
1.6.4. Люминесценция, связанная с краем экситонного
поглощения ....................................... 58
1.6.5. Горячая люминесценция локализующихся экситонов 60
1.6.6. Широкополосная люминесценция широкозонных диэлектриков 63
Глава 2. МЕТОДИКА ЛКМИНЕСЦЕНТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ ВОЗБУЙЩЕНИИ
ИМПУЛЬСАМИ СЭПа.......................................... 65
2.1. Сильноточный ускоритель электронов................. 65
2.1.1. Ускоритель ГИН-600 .............................. 65
2.1.2. Сильноточный электронный пучок ГИНа-600 ............ 66
2.2. Экспериментальная камера........................... 69
2.2.1. Криостат ....................................... 69
2.2.2. Вакуумная система ............................... 70
2.3. Оптический тракт регистрации катодолюминесцен-
ции.................................................. 71
2.3.1. Геометрия эксперимента ........................... 71
2.3.2. Оптический тракт ............................... 72
2.3.3. Калибровка оптического тракта.................... 73
2.4. Тракт регистрации................................ 77
4
2.4.1. Особенности тракта регистрации....................... 77
2.4.2. Фотоэлектронные умножители .......................... 78
2.4.3. Блок-схема тракта регистрации ...................... 79
2.5. Особенности методики................................ 83
2.5.1. Процедура измерения спектров ...................... 83
2.5.2. Температурные измерения и температура возбужденной области кристалла ................................. 84
2.5.3. Эффекты зарядки и разрушения ...................... 85
2.5.4. Спектр СЭПа и свечения, сопровождающие СЭП .......... 86
2.6. Объекты исследования............................... 89
Глава 3. ИМПУЛЬСНАЯ ЛШИНЕСЦЕНЦИЯ ОКИСЛОВ МЕТАЛЛОВ ( Мс]0 ,
«A. Y203 ) И LlH............................ 93
3,1* Импульсная люминесценция окислов металлов
третьей группы при возбуждении СЭПом »«•»••••••« 93
3.1 Л. Люминесценция УД » RIß 93
3.1.2. Импульсная люминесценция О3 ............ 94
3.1.3. Свечение АЛЭ в Ïa03 как репер для измерения энергетического выхода ................................. 97
3.1.4. Импульсная люминесценция Д(20з 100
3.2. Проявление люминесценции свободных экситонов
при возбуждении СЭПом ( Li И , МдО ) ................ 100
3.2.1. Люминесценция СЭ в кристаллах LiLI ................. 100
3.2.2. Люминесценция СЭ в кристаллах (обзор) .... 104
3.2.3. Краевое излучение И^О , возбуждаемое СЭПом ... 105
3.3. Катодолюминесценция кристаллов М^О ................. 107
3.3.1. Люминесценция кристаллов M(jO и автолокализация экситонов (обзор) .................................... 107
5
3.3.2, Импульсная катодолюминесценция кристаллов
HqO ......................................................................... 109
3.3.3, Длинноволновой спад краевого излучения и правило Урбаха................................................ 115
3.4. Люминесценция кристаллов И(^0~Со ............................................... 119
3.4.1. Спектры катодолюминесценции .................................................... 119
3.4.2. Кинетика катодолюминесценции кристаллов
MgO~Ca ......................................................................... i2i
3.4.3. Катодолюминесценция кристаллов МдО~Д{........................................... 126
Глава 4. ИМПУЛЬСНАЯ ЛШИНЕСЦЕНЦИЯ ЩГК ПРИ ВОЗБУВДЕНИИ
СЭПом * *. 128
4*1. Электронные возбуждения и люминесценция ЩГК ., 128
4.1 Л. Общая характеристика 128
4Л.2. Горячая люминесценция МЭ в ЩГК ................. 130
4.1.3. Внутризонная (плазменная) люминесценция •»•••• 133
4.2. Коротковолновая люминесценция ЩГК, возбуждаемая СЭПом ... 134
4.2.1. Люминесценция кристаллов КЗ................................................... 134
4.2.2. Люминесценция кристаллов Кбг . КС! и UM 139
4.2.3. Катодолюминесценция кристаллов NoBr и ее кинетика ............................................... 147
Глава 5. СВЕЧЕНИЕ ЩГК, В03БУВДАЕМ0Е ИМПУЛЬСАМИ ВУФ-ИЗЛУЧЕ-
НИЯ.................................................................................. 152
5.1. Методика эксперимента........................................................... 152
5.1.1. Постановка задачи ......................................................... 152
5.1.2. Импульсный источник света ...................................................... 154
5.1.3. Оптический тракт и экспериментальная камера ,. 157
б
5.1.4. Электронная часть тракта регистрации ..............160
5.2. Свечение ЩГК, возбуждаемое импульсами
ВУФ-радиации ................................ 161
5.2.1. Спектры фотолюминесценции КЗ и КВг ................ 161
5.2.2. Квантовый выход широкополосной люминесценции
КЗ ............................................. 164
5.2.3. Плотность энергетического выхода широкополосной люминесценции КЗ .......................................... 165
Глава 6. ПРИРОДА КОРОТКОВОЛНОВЫХ СВЕЧЕНИЙ, РЕГИСТРИРУЕМЫХ В ШИРОКОЩЕЛЕВЫХ ИОННЫХ КРИСТАЛЛАХ ПРИ ВОЗБУЖДЕНИИ СЭПом ........................................................... 167
6.1. Возможный вклад излучения релятивистских электронов в свечение, возбуждаемое СЭПом ............ 167
6.1.1. Тормозное излучение.............................................. 167
6.1.2. Излучение Вавилова-Черенкова и переходное излучение ..................................................... 168
6.2. Люминесценция широкощелевых ионных кристаллов
9 /3
при мощности возбуждения 10 ВТ/см ......... 170
6.2.1. Анализ спектральных характеристик люминесценции, возбуждаемой СЭПом ................................... 170
6.2.2. Эффективность люминесценции, возбуждаемой СЭПом 174
6.2.3. Коротковолновые свечения широкощелевых ионных кристаллов и внутризонная люминесценция ............... 178
Заключение ................................................... 181
Литература 186
7
Список сокращений
ВУФ вакуумное ультрафиолетовое (излучение)
сэд сильноточный электронный пучок
тт твердое тело
щгк щелочногалоидные кристаллы
СЭ свободный экситон
АЛЭ автолокализованный экситон
тл термализованная люминесценция
гл горячая люминесценция
вл внутризонная люминесценция
8
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность« Одна из важнейших проблем современной физики твердого тела заключается в исследовании создания, релаксации и распада собственных электронных возбуждений в твердых телах разных классов и их специфических особенностей при больших мощностях возбуждения (образования, например, электронно-дырочных капель Келдыша или биэкситонов).
Эта актуальная в научном и прикладном отношениях проблема особенно детально и глубоко изучена с применением мощных лазеров в узкощелевых полупроводниках. Применительно к широкощелевым ионным кристаллам до последнего десятилетия исследование электронных возбуждений (из-за отсутствия мощных лазеров коротковолнового диапазона и других источников возбуждения большой мощности) ограничивалось в основном применением меньших мощностей возбуждения. Для широкощелевых ионных кристаллов были обнаружены явления автолокализации дырок и экситонов, свободные экситоны, эффект сосуществования свободных и автолокализованных экситонов (см. обзоры [I, 2] )•
Возможности исследования электронных возбуждений в широкощелевых ионных кристаллах значительно расширились после привлечения к твердотельной тематике сильноточных электронных лучков. Открытие перехода автоэлектронной эмиссии с металлического острия во взрывную [3, 4] в сверхсильных электрических полях привело к созданию сильноточных ускорителей электронов, на нес-
9
колько порядков увеличив токи, достигаемые в импульсных пучках электронов, В 1970 г. Месяц с сотрудниками создали первые отечественные наносекундные сильноточные ускорители электронов [б]. В настоящее время в исследованиях по физике твердого тела широко используется ускоритель ГИН-600 конструкции Ковальчука, по
своим параметрам близкий американскому ускорителю "Фебетрон-
9 В
-706", обеспечивая мощности возбуждения 10—10 Вт.
Начиная с первых работ американских и японских физиков [б, 7] сильноточный электронный пучок (СЭП) широко используется многими исследователями для изучения структуры экситонов, процессов образования и преобразования радиационных дефектов. СЭП, создающий за наносекундные времена большие концентрации элементарных возбуждений в кристаллах, позволяет изучать их с наносе-кундным временным разрешением прямыми абсорбционными методами. СЭП, а также импульс тормозного излучения, полученный трансформацией СЭПа, стал вследствии использоватся и в люминесцентных исследованиях в качестве наносекундного источника возбуждения.
Практически одновременно с американскими и японскими физиками оптические, электрические и механические свойства твердых тел при возбуждении СЭПом начали изучать в Томском Политехническом институте Вайсбурд с сотрудниками. Был обнаружен ряд новых явлений: хрупкое разрушение кристаллических диэлектриков [в] , мощная эмиссия электронов с поверхности диэлектрика [9], высокоэнергетическая проводимость ионных кристаллов [ю] и новый вид слабого сплошного свечения ионных кристаллов (названный плазменной люминесценцией) [п] , так или иначе связанных с использованием СЭПа.
10
Плазменная люминесценция характеризовалась рядом необычных для известной к тому времени люминесценции свойств: большая протяженность спектра и высокая температурная стабильность. Это свечение было обнаружено в щелочно-галоидных кристаллах. Высокая плотность возбуждения, создаваемая СЭПом в кристалле, позволила первоначально высказать гипотезу о принадлежности свечения плотной электронно-дырочной плазме (аналог электронно-дырочных капель Келдыша в полупроводниках) [п] .К настоящему времени в результате более подробного изучения свойств этого свечения оно приписывается электронно-дырочной плазме [12, а также обзор 13] , с необходимостью присутствующей в кристалле при облучении частицами высоких энергий. Свечение это, согласно модели [12, 13] , является линейным откликом твердого тела на высокоэнергетическое возбуждение.
С другой стороны фото-, рентгено- и катодолюминесценция щелочно-галоидных кристаллов (ЩГК) при существенно меньших мощностях возбуждения изучалась в работах Лущика, Лийдья, Куусманна, Либлика, Н.Лущик, Плеханова и др. [I, 14-22] , В частности, в работе [15] была впервые зарегистрирована люминесценция свободных экситонов (СЭ) в широкощелевых ионных кристаллах. В ряде ЩГК была также обнаружена примыкающая к краю собственного поглощения слабая широкополосная люминесценция [16, I] . Эта люминесценция рассматривалась в рамках релаксации электронных возбуждений в запрещенной зоне кристалла. Для это свечение было припи-
сано горячей люминесценции (ГЛ) в ходе релаксации электронного возбуждения в термализованное состояние автолокализованного эк-ситона (АЛЭ) [I] . Некоторые особенности широкополосного свече-
ния в 1\и1 , 1\иг и 1\^ связывались со свечением метаста-бильных одногалоидных АЛЭ [1] . Люминесценция с очень малым квантовым выходом возбуждалась в большом классе ионных кристаллов [16, 21, 22] .
Изучение свечения ЩГК с малой спектральной плотностью было продолжено в экспериментах по фотовозбуждению [17, 18] . Для было показано, что, в отличие от краевой люминесценции, широкополосное свечение возбуждается фотонами не только в экси-тонной полосе поглощения, но и на краю межзонного поглощения* В дальнейшем в работах Хижнякова, Плеханова, Завта и др. [19, 20] было показано, что структурные особенности широкополосной люминесценции и КЗ хорошо описываются в рамках теории ГЛ АЛЭ
в приближении промежуточной скорости релаксации. Отметим, что в этом цикле работ по собственной фото-, рентгено- и катодолюми-несценции преимущественно использовалась стационарная и реже микросекундная техника возбуждения.
Хотя интегральный выход внутризонной плазменной люминесценции (которую мы в дальнейшем будем называть внутризонной люминесценцией - ВЛ) предполагался высоким (~ 10“^ эВ/эВ, согласно [13] ) , из-за большой спектральной ширины спектральная плотность излучения (как ВЛ, так и широкополосной катодолюми-несценции) оказывалась крайне низкой. Это, повидимоцу, а также относительно слабая изученность других (исключая ЩГК) широкощелевых систем, привело к тому, что к моменту начала нашей работы в 1976 году сведения об импульсной катодолюминесценции с малой спектральной плотностью излучения (в том числе и возбуждаемой СЭПом) ограничивались ЩГК. В стационарной же катодолю-
12
минесценции широкощелевых систем изучение с малой спектральной плотностью наблюдалось в [1б] .
Целью настоящей работы было применение СЭПа наносекундной длительности для исследования люминесценции и специфических особенностей короткоживущих электронных возбуждений в широкощелевых ионных кристаллах различных классов ( МдО, УД , Д(Д , КС( , КЬг , КЗ , №Вг , ЦМ и др.), изученных ранее (в том числе и в ИФ АН ЭССР) с применением других методов возбуждения (см. обзоры [I, 2, 23-25] ).
Первоначально предполагалось сконцентрировать внимание на наименее изученных для широкощелевых ионных кристаллах эффектах, связанных с большой мощностью СЭПа - эффектах парного или более сложного коллективного взаимодействия электронных возбуждений. Предварительные эксперименты показали, однако, что переход к прямое изучению таких эффектов трудно осуществить, минуя стадию изучения специфических особенностей не взаимодействующих
(или слабо взаимодействующих) электронных возбуждений, создава-
д
емых в кристалле СЭПом при мощности возбуждения порядка 10 Вт/см^, когда еще не теряется индивид/альность короткоживущих электронных возбуждений и не происходит значительной порчи радиационностойких кристаллов ( МдО , УД » )•
Поэтому в рамках этой диссертации мы разработали методику исследования люминесценции, возбуждаемой наносекундными импульсами СЭПа, охватив при этом совершенно неизученную ранее с применением этих пучков ВУФ-область спектра (6-10 эВ) и осуществили исследование коротковолновой люминесценции в ряде широкощелевых ионных кристаллов.
13
Объектами исследования были выбраны широкощелевые ионные кристаллы МдО и и И с четко выраженным свечением СЭ, ЩГК с характерной для них двухгалоидной автолокализацией экситонов и соответствующей люминесценцией АЛЭ, в том числе и кристаллы, в которых наблюдается сосуществование СЭ и АЛЭ, а также кристаллы УД и Д?20з , обладающие значительно более сложной кристаллической решеткой, в которых имеет место безбарьерная автолокализация экситонов ( )♦
Научная новизна результатов работы состоит в том, что с на-носекундным временным разрешением в коротковолновой (в том числе впервые в вакуумной ультрафиолетовой) области спектра изучена катодолюминесценция большого числа широкощелевых ионных кристал-
»в ( Д(Д , УД , МдО , Ш , Ю , КВг , КС! ,
№Вг , МаС( ), различающихся механизмом релаксации электронных возбуждений, а также оценена эффективность катодолюминес-ценции изученных соединений в коротковолновой области спектра (исключая Ш ).
Наиболее важные результаты и выводы диссертации заключаются в следующем:
I. С применением ускорителя электронов ГИН-600 конструкции Месяца и Ковальчука разработана методика исследования с наносе-кундным (4 не) временным разрешением импульсной люминесценции широкощелевых ионных кристаллов в коротковолновой области спектра от 4 эВ до 10 эВ (вплоть до краев собственного поглощения исследованных кристаллов)*
2* В спектрах впервые исследованной в ВУФ-области малоинерцион-
14
ной люминесценции широкощелевых ионных кристаллов зарегистрированы |_0-повторения свечения свободных экситонов (ИдО , 1_1 И ), широкополосная горячая люминесценция автолокализу-ющихся экситонов ( КЗ, КВг , ка ), краевое свечение ЦйО, экспоненциально спадающее с уменьшением частоты, и бимолекулярное рекомбинационное свечение ( МдО~Сс! ).
3. В исследованных широкощелевьгх ионных кристаллах в наносекунд-
9 /2
ном диапазоне времен при мощностях возбуждения 10 вт/см основные проявления коротковолновой люминесценции собственных электронных возбуяадений соответствуют линейнок^у отклику твердого тела на возбуждение.
4. Широкополосная малоинерционная коротковолновая люминесценция
—5
с малой спектральной плотностью энергетического выхода (10 --10 фотонов в интервале энергий I эВ на I эВ поглощенной энергии) не является универсальной, а отражает специфические для кристаллов различных классов (ЩГК, оксиды металлов) особенности релаксации электронных возбуждений в запрещенной зоне кристалла.
Вклад автора. Основные результаты диссертационной работы изложены в 8 публикациях, список которых приведен в Заключении.
В коллективных публикациях автору принадлежат результаты, приведенные в выводах.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на 27 совещании по люминесценции (Эзерниеки, 1980), на Всесоюзном совещании по люминесценции, посвященном 90-летию со дня рождения академика С.И.Вавилова (Ленинград, 1981), на Междуна-
15
родной конференции "Дефекты в диэлектрических кристаллах" (Рига, 1981) и на Прибалтийских семинарах по физике ионных кристаллов (Вильянди, 1979, Лиелупе, 1983, 1984, Лохусалу, 1980, 1981, 1982)♦
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из б глав, введения, заключения и списка литературы.
Первая глава посвящена обзору литературы по взаимодействию электронов с ТТ, по структуре собственных электронных возбуждений в широкощелевых системах и их релаксации.
Во второй главе описана методика исследования катодолюми-несценции при возбуждении импульсами СЭПа и дана характеристика объектов исследования.
В третьей главе описаны результаты исследования импульсной катодолюминесценции оксслов металлов второй и третьей групп ( МдО . Д1Д . УД ), а также им.
Четвертая глава посвящена исследованию ЩГК при возбуждении
импульсами СЭПа ( КЗ , КВг , КС! , МоВг , №С! ).
В пятой главе описаны методика и результаты эксперимента по исследованию коротковолновой люминесценции КЗ и КВг , возбуждаемой в области межзонных переходов импульсами ВУФ-излуче-ния.
В заключительной, шестой главе обсуждается с привлечением результатов глав 3-5 природа коротковолновых свечений, возбуждаемых СЭПом в исследованных кристаллах.
16
Глава I
ЛКМИНЕСЦЕНЦИЯ ШИРОКОЩЕЛЕВЫХ ИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ ПРИ ВОЗБУВДЕНИИ ЭЛЕКТРОНАМИ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
1.1* Общие замечания
Электронные пучки ("катодные лучи") давно уже стали одним из основных орудий физического воздействия на твердое тело. Люминесценция кристаллов (в основном активированных), возбуждаемая электронами (катодолюминесценция) находит широкое применение в практике, ввиду чего катодолюминесценция активированных кристаллов (кристаллофосфоров) изучена достаточно подробно [26, 27] . Изучение физических процессов, происходящих при этом, показано, что, наряду с прямым возбуждением активаторного свечения, основной вклад в катодолюминесценцию вносит энергия, поглощенная в матрице и переносимая затем (с большой эффективностью!) к активатору* Исключение канала активаторного свечения позволило в последние десятилетия придти к изучению люминесценции собственных возбуждений кристаллов, чему способствовало существенное повышение чистоты кристаллов, а также проявление в ряде кристаллов явлений автолокализации электронных возбуждений. Начавшееся в последние годы изучение слабых свечений, в которых могут найти свое отражение промежуточные в ходе релаксации состояния электронных возбуждений, открывает дуть к прямое/ изучению физических процессов, происходящих в ТТ при взаимодействии его с высокоэнергетическими частицами.
17
Привлечение в последнее время к исследованию кристаллов возбуждения большой мощности открывает, в принципе, возможности создания столь высокой плотности электронных возбуждений, при которой проявляются эффекты взаимодействия (ситуация, реализованная, в частности, в полупроводниковых кристаллах). Однако, как показывает опыт (к настоящего времени широкого) использования СЭПа (первоначально единственного источника возбуждения большой мощности), а впоследствии и лазерного излучения (возбуждающего широкозонные кристаллы за счет умножения частоты), плотности возбуждения в широкозонных ионных кристаллах (при достигнутой к настоящему времени чистоте кристаллов) недостаточны для проявления эффектов взаимодействия электронных возбуждений в форме подавления индивидуальности элементарных электронных возбуждений, Неявно этот факт подразумевается при использовании СЭПа, а также мощного лазерного возбуждения, для изучения кинетических характеристик элементарных электронных возбуждений в ЩГК [28-30] .
Все это приводит к тоцу, что люминесцентные проявления взаимодействия электронных возбуждений следует искать (при мощностях возбуждения 10*®-10® Вт/см^), во-первых, во влиянии этих взаимодействий на индивидуальные свойства элементарных электронных возбуждений, а также в появлении новых свечений (слабых при таких уровнях возбуждения), прямо отражающих процессы взаимодействия.
Слабость ожидаемых при наших плотностях возбуждения свечений, связанных со взаимодействием электронных возбуждений, ставит их в один ряд (в экспериментальном плане) с эффектами ГЛ и
18
требует тщательного учета последних (а также других эффектов, могущих дать свечение с малой спектральной плотностью излучения).
Исследуемые в работе объекты при известной общности свойств широкощелевых ионных кристаллов сильно различаются на конечной стадии релаксации электронного возбуждения (что и предопределило такой выбор объектов исследования)♦ Нагл известен единственный обзор 1976 г. [I] , охватывающий широкий круг широкощелевых ионных кристаллов. Более подробные обзоры охватывают современное состояние в физике электронных возбуждений в ЩГК [2, 31, 32] . В своем обзоре мы попытаемся, дополняя [I] , осветить в основном с точки зрения теории вопросы взаимодействия электронов (быстрых) с твердым телом, релаксации электронных возбуждений и люминесценции электронных возбуждений, как носителя информации о релаксации электронных возбуждений в ТТ. Теоретический уклон обзора объясняется тем, что хотя в настоящее время в физике широкощелевых ионных кристаллов основным поставщиком информации и является эксперимент, теория формирует язык, на котором происходит описание наблюдаемых явлений.
Ограниченность объема обзора привела к тог^у, что ряд вопросов освещен фрагментарно и поверхностно. Основное внимание мы пытались уделить процессам релаксации и излучения, могущим, в принципе, дать широкополосные слабые свечения и конкурирующим, тем самым, в люминесцентном канале с возможными прямыми проявлениями взаимодействия электронных возбуждений.
Мы не будем в обзоре касаться проблем, связанных с большими плотностями возбуждения, перенеся обсуждение этих вопросов в заключительную, шестую главу.
19
В заключение отметим также основные особенности СЭПа, выделяющие его среди других источников электронного возбуждения, В
и, в результате, большая глубина проникновения электронов в объем кристалла, что значительно уменьшает роль поверхностных эффектов, а также эффектов, связанных с диффузией вторичных электронных возбуждений на поверхность. Большая энергия первичных электронов позволяет рассматривать их как частицы и, по крайней мере, на начальном этапе взаимодействия не учитывать волновых свойств электрона. Во-вторых, при большой мощности СЭПа, средняя мощность возбуждения (а также средняя плотность тока) мала (см. 3.3.2).
Это необходимо учитывать при сравнении со стационарными методами возбуждения катодолюминесценции, что в особенности важно для
-9
долгоживущих ( » 10 с) электронных (и ионных) возбуждений, для которых в условиях возбуждения СЭПом реализуется нестационарный режим возбуждения.
1.2. Размен энергии быстрого электрона в ТТ.
1.2.1. Взаимодействие быстрых электронов с ТТ.
Нас будет интересовать процесс размена энергии электрона в ТТ. Для электронов с энергией (характерных для СЭПа)
основным каналом является канал ионизационных потерь, достаточно хорошо описываемый теоретически [33, 34] . Если при больших передачах энергии мы имеем дело фактически с рассеянием электрона на электроне (поскольку скорость первичного электрона много больше скоростей электронов в атоме), то при малых передачах энергии и импульса, характерные размеры области взаимодейст-
первую очередь это большая энергия электронов
)