В настоящее время процессы радиационного дефектообразования в ЩГК принято интерпретировать как безызлучательную релаксацию автолокализованных экситонов в анионной подрешетке, ведущую к рождению междоузельных атомов галоида (Н-центров) и электронов, локализованных в поле анионной вакансии (F-центров).
Для кристаллов NaCl-Li, KCl-Li, KCl-Sr и KCl-Na методом абсорбционной спектроскопии установлен спектральный состав, созданный рентгеновской радиацией, галогенных 
- и 
- центров. Экспериментально установлено, что для чистых кристаллов NaCl и KCl после рентгеновского облучения образуются как изолированные 
-центры, так и ассоциированные 
-, 
- центры, соответственно. В этом случае в качестве междоузельного металла выступает катион основной решетки -
и 
. В кристаллах NaCl-Li, KCl-Li и KCl-Na радиацией преимущественно создается вместо основного катиона междоузельный примесный катион-гомолог - 
и 
, ассоциированный междоузельным галогеном с образованием - 
- и 
-центров, соответственно. В кристалле KCl-Sr (из-за компенсации заряда) до рентгеновского облучения в решетке образуется комплекс 
, и поэтому, взаимодействия двух междоузельных атомов галогена происходят практически в месте катионной вакансии слегка возмущенной зарядом стронция, занимающий катионный узел решетки с образованием 
-центров. Абсорбционные характеристики 
- и 
- центров приведены в таблице 1. Из таблицы 1 следует, что чем меньше размер междоузельного катиона, тем больше максимум спектра поглощения 
- центра смещается в сторону высоких энергий.
Следует обратить внимание на тот факт, что зарегистрирована полоса поглощения в области спектра поглощения, характерная для междоузельного иона галогена - 
входящего в состав 
, 
и 
-центра в кристаллах NaCl-Li (KCl-Li), KCl-Na и KCl-Sr.
Таблица 1 - Абсорбционные характеристики галогенных радиационных дефектов 
, 
и 
- центров в кристаллах NaCl, NaCl-Li, KCl, KCl-Li, KCl-Na и KCl-Sr
Таблица 1
|
Кристалл |
Положение максимума поглощения |
Положение максимума поглощения |
|
NaCl |
5,3 |
4,9 |
|
NaCl-Li |
5,3 |
5,05; 6,4 |
|
KCl |
5,3 |
4,9 |
|
KCl-Li |
5,3 |
5,1; 6,4 |
|
KCl-Na |
5,3 |
5,05; 6,35 |
|
KCl-Sr |
5,3 |
5,6; 6,4 |
- центров ( эВ)
- и 
- центров ( эВ)
Рис. 1 – Нормированный спектр поглощения
-центров (NaCl, KCl), 
-центров (NaCl-Li, KCl-Li), 
-центров (KCl-Na) и 
-центров (KCl-Sr)
Таким образом, в кристаллах NaCl-Li (KCl-Li), KCl-Na и KCl-Sr аналогичны как структура, так и спектральный состав 
- центров. Однако их механизмы образования различаются: в кристаллах NaCl-Li и KCl-Na 
и 
-центры образуются по экситонному механизму, путем взаимодействия двух междоузельных атомов галогена в поле созданных катионных дефектов при распаде автолокализованного анионного экситона на катионные френкелевские дефекты – (
); в кристаллах KCl-Li и KCl-Sr 
и 
-центры образуются по ассоциативному механизму, путем взаимодействия двух междоузельных атомов галогена в поле 
и
комплексов, соответственно.
Для кристаллов KCl-Na и NaCl-Li примесный ион (Na+, Li+) не может свободно проходить через "окно" в тетраэдрическую пустоту, так как их радиус превышает радиус "окна" (
и 
). Для вхождения Na, тем более K, в тетраэдрическую пустоту KCl требуется гораздо больше энергетических затрат, чем для 
в KCl, т.к. они по размеру существенно больше радиуса «окна».
Для создания
- центров в регулярной решетке кристаллов при взаимодействии двух Н-центров (
=6,0 эВ) недостаточно энергии, необходимой для одновременного выталкивания и катиона и аниона в междоузлие. При этом энергия двух Н-центров (=6,0 эВ) затрачивается для создания как анионных (
), так и катионных (
)дефектов, т. е. 
<
+
.
В кристалле KCl-Li энергия, выделяемая при взаимодействии двух Н-центров (=6,0 эВ) затрачивается только для создания анионных френкелевских дефектов-
(=3,73 эВ), так как катионные дефекты-
создаются энергосберегающим способом.
Поскольку в кристаллах КCl-Na и NaCl-Li создание КФД по ассоциативному механизму при взаимодействии двух Н-центров не идет, то следует предположить, что облегчен распад экситонов на КФД около примесей малого радиуса.
Отметим, что вышеприведенные оценки получены только на основании геометрических параметров кристалла. Точно также, как и для выхода в междоузлие аниона существует барьер обусловленный наличием заряда. Именно поэтому создание междоузельных анионов (и центров) идет не прямо, а через создание нейтральных F, H-пар, которые затем в результате туннельной перезарядки превращаются в заряженные , I-пары. Похожий обходной путь вероятно реализуется и при создании катионных междоузельников.
Расчет размеров "окна", состоящего из трех анионов в плоскости, что в кристалле KCl-Li для выхода лития в междоузельную тетраэдрическую пустоту отсутствует геометрический запрет, а в кристаллах KCl-Na и NaCl-Li для выхода натрия и лития существует геометрический запрет.
Литература:
1. Лущик Ч. Б., Витол И.К., Эланго М.А. Распад электронных возбуждений на радиационные дефекты в ионных кристаллах // УФН. -1977. - 122, 2. - С. 223-251.
2. Лущик Ч.Б., Лущик А.Ч. Распад электронных возбуждений с образованием дефектов в твердых телах. - Москва, "Наука ", 1989.
3. Эланго М.А. Элементарные неупругие радиационные процессы. - Москва, "Наука", 1988. - 263 с.
4. Алукер Э.Д., Лусис Д.Ю., Чернов С.А. Электронные возбуждения и радиолюминесценция щелочногалоидных кристаллов. -Рига, "Зинатне", 1979. - 251 с.
