Перенос энергии к активаторам в щелочно-земельных кристаллах и пути повышения его эффективности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат физико-математических наук Киркин, Роман Владимирович

• Киркин, Роман Владимирович
• кандидат физико-математических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Киркин, Роман Владимирович

Оглавление

Оглавление

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Обзор работ, посвященных исследованию люминесцентных свойств сульфидов и фторидов стронция и кальция

1.1.1 Собственное и активаторное свечение СаБ и Соактиваторы

1.1.2 Люминесцентные свойства редкоземельных элементов

1.1.3 Спектральные свойства фторидов стронция и кальция

1.2 Расчет зонной структуры диэлектриков

1.2.1 Метод функционала плотности

1.2.2 Псевдопотенциалы

1.3 Термализация и захват носителей

Выводы из главы 1

Глава 2. Техника проведения эксперимента и методы обработки экспериментальных данных

2.1 Техника эксперимента

2.2 Обработка экспериментальных данных

Глава 3. Экспериментальное исследование систем Са1.х8гхГг:Се (0<х<1) и Са8:Ие,Мп (Ие = Се, Ей, 8ш, Тш, Рг)

3.1 Спектрально-люминесцентные свойства многокомпонентных кристаллов Са1_х8гхР2 (0<х<1)

3.1.1 Описание объекта исследования

3.1.2 Результаты экспериментов и обсуждение

3.2 Исследование спектрально-люминесцентных свойств Са8: Яе, Мп

3.2.1 Описание объекта исследования

3.2.2. Сравнение спектрально-люминесцентных свойств Са8:СеДЧа и Са8:Се,Мп

3.2.3 Спектрально-люминесцентные свойства фосфоров Са8:МпДе, приготовленных при различной температуре синтеза

Выводы из главы 3

Глава 4. Теоретическое исследование процесса переноса энергии в щелочно-земельных кристаллах

4.1 Моделирование спектра возбуждения сульфида кальция

4.1.1. Методика расчета. Основные формулы

4.1.2 Оценка эффективной массы электрона и деформационного потенциала

4.1.3 Расчет вероятности образования экситонов в зависимости от начальной кинетической энергии электрона. Численный метод Монте-Карло

я

4.2 Рекомбинация скореллированных электрон-дырочных пар с учетом горячего захвата с испусканием оптических фононов

4.2.1 Оценка длин термализации

4.2.2 Аналитические оценки вероятности связывания электрона и дырки

4.2.3 Оценки вероятности захвата из численных вычислений. Численный метод Монте-Карло

Выводы из главы 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выводы

Апробация

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Перенос энергии к активаторам в щелочно-земельных кристаллах и пути повышения его эффективности»

Введение

Актуальность темы.

В настоящее время разработка новых оптических материалов на основе широкозонных диэлектриков, предназначенных для использования в качестве сцинтилляторов, спектральных трансформаторов и оптических элементов, привлекает повышенное внимание. Это связано, например, с потребностями в новых световых конверторах и возрастающими требованиями к сцинтилляционным материалам. Одним из путей получения материалов с улучшенными характеристиками является переход к сложным системам, в частности, к твердым растворам и системам с соактиваторами.

4 Примером твердых растворов являются многокомпонентные фториды, которые представляют практический интерес в качестве оптических материалов с улучшенными механическими характеристиками. Например, в работе [1] показано, что двухкомпонентные кристаллы Са,.х8гхР2 при определенном значении параметра х имеют улучшенные механические и электрофизические характеристики по сравнению с однокомпонентными кристаллами СаР2 и 8гР2. Следовательно, можно рассматривать двухкомпонентные кристаллы Са|.х8гхР2 в качестве перспективной замены СаР2 и 8гР2 для некоторых оптических устройств.

, В качестве систем с соактиваторами в работе исследуется сульфид кальция, активированный марганцем совместно с редкоземельными элементами. Стоит отметить, что фосфоры на основе активированных сульфидов отличаются высокой эффективностью светового преобразования [2]. Например, сульфид кальция, активированный церием, имеет квантовый выход фотолюминесценции около 80%, а катодолюминесценции около 1520% [3]. Активированные сульфиды имеют широкую область применимости в качестве рабочего вещества для фото-, катодо- и электролюминесцентных устройств, например, плоских дисплеев, устройств подсветки для них, спектральных трансформаторов для свето диодов [4]. Несмотря на проведенные рядом авторов обширные исследования спектрально-

люминесцентных свойств фосфоров на основе сульфидов (см. напр., [3], [5]), до сих пор остаются неизученными многие системы на основе сульфидов, активированных сразу несколькими соактиваторами.

Для сложных систем релаксация электронных возбуждений и перенос энергии имеют свою специфику. Такие системы недостаточно изучены как с экспериментальной, так и с теоретической точек зрения. В диссертационной работе исследуются процессы релаксации энергии и переноса ее к центрам свечения в широкозонных диэлектриках - смешанных фторидах и сульфидах с соактиваторами - при возбуждении в ультрафиолетовой и вакуумной ультрафиолетовой областях спектра. Данные области соответствуют фундаментальному поглощению исследуемых материалов, в которой в результате поглощения фотонов образуются электронно-дырочные пары. Для оценки эффективности таких систем важно оценить вероятность связывания таких пар в экситон и передачу энергии центрам свечения. Для анализа этих процессов в настоящей работе проводится не только экспериментальное, но и теоретическое исследование процессов рекомбинации с постановкой численных экспериментов, в том числе в условиях появления дополнительных ветвей оптических колебаний, характерных для многокомпонентных систем. Такие теоретические исследования процессов рекомбинации носителей заряда в широкозонных кристаллах связаны с явлением непропорциональности сцинтилляторов, которое тщательно исследуется последнее десятилетие [6]-[11], и актуальны в связи с разработкой сцинтилляторов с высокой эффективностью и высоким энергетическим разрешением.

Основные цели и задачи работы, изложенной в настоящей диссертации, заключаются в следующем:

1. Экспериментальное исследование спектрально-люминесцентных свойств активированных церием двухкомпонентных кристаллов Caj. 4SrxF2:Ce3+ и фосфоров CaS, активированных марганцем совместно с

редкоземельными элементами Ce, Eu, Sm, Рг, Тш, в УФ-спектральной области.

2. Изучение влияния эффектов «горячего захвата» и структуры фононного спектра на вероятности образования экситонов в зависимости от параметров материала как аналитическими методами, так и с помощью численного моделирования.

Основные методики исследования - люминесцентная спектроскопия при возбуждении излучением с энергией фотонов, соответствующей области фундаментального поглощения исследуемых материалов, моделирование исследуемых процессов с постановкой численных экспериментов. Основные результаты, полученные в диссертации:

1. Для всех исследованных систем смешанного состава Caí. xSrxF2:Ce3+(0.05 а%) экспериментально установлено сосуществование двух каналов свечения при возбуждении светом с энергией фотона 130 эВ: люминесценции ионов Се3+ и автолокализованного экситона.

2. Экспериментально показано качественное различие в эффективности передачи энергии центрам свечения для CaS:Ce,Mn и CaS:Ce,Na в спектральном интервале от 8 до 20 эВ.

3. Экспериментально продемонстрировано, что люминесцентные свойства фосфоров CaS:Re,Mn существенно различаются в зависимости от условий синтеза.

4. С помощью численного моделирования установлено, что падение эффективности возбуждения CaS:Ce в области вблизи края фундаментального поглощения во многом определяется уменьшением вероятности рекомбинации скоррелированных электронов и дырок с ростом энергии фотонов.

5. На основе численного моделирования и аналитических вычислений продемонстрировано, что в кристаллах сцинтилляторов с большой энергией продольных оптических (LO) фононов вероятность образования экситонов во многом определяется эффектом «горячего

захвата» электронов и дырок друг на друге. 6. Аналитически и с помощью численного моделирования показано, что наличие дополнительных фононных ветвей уменьшает радиус разлета носителей в процессе термализации, что объясняет более высокий выход сцинтиляции в кристаллах сложного состава и твердых растворах.

Научная новизна.

1. Впервые проведено исследование люминесцентных свойств в УФ-спектральной области ряда сложных систем: активированных церием двухкомпонентных кристаллов Са|.х8гхР2:Се3+(0.05 а%) и фосфоров на основе Са8 с двумя активаторами Са8:Яе,Мп (Яе= Се, Ей, 8т, Рг, Тт).

2. Впервые аналитически и с помощью численного моделирования выполнены оценки влияния эффекта «горячего захвата» электрона дыркой на вероятность образования экситонов в сцинтилляторах.

3. На основе численного моделирования и аналитических вычислений продемонстрировано впервые, что наличие дополнительных фононных ветвей ускоряет термализацию носителей, что объясняет повышенную эффективность рекомбинации в смешанных кристаллах. Практическая ценность работы.

Продемонстрировано, что кристаллы Са,.х8гхР2:Се3+(0.05 а%) можно рассматривать как перспективную замену СаР2 и 8гР2 для оптических применений. Показана возможность использования данных материалов в качестве сцинтилляторов благодаря коротким временам высвечивания.

Предложены возможные области применения Са8:Яе,Мп. Показано, как с помощью изменений условий синтеза можно изменять спектральные характеристики Са8:Ке,Мп.

Разработана модель оценки эффективности рекомбинации в сцинтилляционных кристаллах со сложным фононным спектром, что

обосновывает направление разработки высокоэффективных сцинтилляторов на основе кристаллов сложного состава и твердых растворов.

Установлено положительное влияние эффекта «горячего захвата» электрона и дополнительной фононной ветви на вероятность образования экситонов в сцинтилляторах, что в практическом отношении интересно для разработки сцинтилляторов с высокой эффективностью и высоким энергетическим разрешением.

Личный вклад соискателя.

Проведение экспериментальных исследований на установке по спектроскопии твердого тела отдела ФПКЭ НИИЯФ МГУ. Участие в обработке и анализе результатов экспериментов. Участие в построении моделей процессов релаксации возбуждений в диэлектриках. Написание программного обеспечения для проведения численных экспериментов на основе построенных моделей. Проведение численных экспериментов и участие в анализе и обработке результатов.

Достоверность результатов.

Достоверность экспериментальных результатов обеспечивается использованием современного оборудования, в том числе в ведущем центре синхротронного излучения в ОЕБУ, Гамбург, применением отработанной методики проведения измерений и обработки результатов, а также наличием серий взаимодополняющих экспериментов;

Достоверность результатов теоретических расчетов обеспечивается использованием современных методов расчета, анализом данных на промежуточных стадиях вычислительных процессов, сравнением результатов численного эксперимента с аналитическими оценками, сравнением результатов с имеющимися литературными данными, сравнением с результатами экспериментов.

Апробация работы и публикации.

По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, из них 3 -статьи в реферируемых журналах. Результаты работы были представлены на

10 российских и международных конференциях: Еврофизическая конференция по дефектам в диэлектриках (EURODIM 2010), Печ, Венгрия, июль 2010 г; XVIII Международная Конференция по Использованию Синхротронного Излучения "СИ-2010", Новосибирск, июль 2010; Международная конференция по люминесценции лантаноидов (ICLL-1), Одесса, Украина, сентябрь 2010; XIV Национальная конференция по росту кристаллов (НКРК 2010), Москва, Россия, декабрь 2010 г; Пая Международная конференция по неорганическим сцинтилляторам и их применениям (SCINT2011), Гиссен, Германия, сентябрь 2011 г; Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам "Ломоносов-2012", Москва, Россия, апрель 2012 г.; Научная конференция "Ломоносовские чтения - 2012", Физический факультет МГУ, Москва, Россия, апрель 2012 г.; Симпозиум по радиационным измерениям и их применениям, SORMA WEST 2012, Окленд, штат Калифорния, США, май 2012; 12ая Международная конференция по неорганическим сцинтилляторам и их применениям SCINT2013, Шанхай, Китай, апрель 2013.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Список использованной литературы содержит 126 наименований. Текст диссертации содержит 145 страниц машинописного текста, включая 43 рисунка, 3 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Киркин, Роман Владимирович

Результаты работы докладывались на российских и международных конференциях:

4. Bezhanov V.A., Chernov S., Karimov D., Kolobanov V., Kirkin R., Mikhailin V. VUV-specroscopy of Ce3+-doped crystals with fluorite-type structure. 11th Europhysical Conference on Defects in Insulating Materials (EURODIM 2010), 12-16 July, Pecs, Hungary, 2010, A95.

5. Бежанов В.А., Д.Н.Каримов, P.В. Киркин, B.H. Колобанов, В.В. Михайлин, С.П.Чернов. Спектрально-люминесцентные свойства кристаллов Ca]lSrxF2 : Се(0 < л- < 1). XVIII Международная Конференция по Использованию Синхротронного Излучения "СИ-2010", 19-22 июля, Новосибирск, Россия, 2010, с. 93.

6. Danilkin М., Kirkin R., Kolobanov V., Mikhailin V., Must M., Parnoja E., Spassky D. CaS:Ce3+ luminescence excitation features in VUV and near UV region. The International Conference on Luminescence of Lanthanides (ICLL-1), Odessa (Ukraine), 5-9 September 2010, p. 68.

7. Киркин P.В., Васильев A.H. Моделирование захвата электрона в сцинтилляторах. Сборник тезисов международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам "Ломоносов-2012", 2012г, Москва, Россия, стр. 340.

8. Vitaly Mikhailin, Roman Kirkin, Andrey Vasil'ev, Recombination of correlated electron-hole pairs with account of hot capture with emission of optical phonons. Abstracts of the 11th International Conference on Inorganic Scintillators and their Applications SCINT 2011 September 12-16, 2011 Science Campus Justus-Liebig-University Giessen, Germany, Pl.l.

9. Danilkin M., Kerikmae M., Must M., Seeman V., Kirkin R., Mikhailin V., Spassky D. Redox reactions role in formation of CaS-based luminophors. Abstracts of the 11th International Conference on Inorganic Scintillators and their Applications SCINT 2011 September 12-16, 2011 Science Campus Justus-Liebig-University Giessen, Germany, PI.26

10. A.N.Vasil'ev, R.Kirkin, A mechanism of the increase of scintillation yield in mixed crystals, Symposium on Radiation Measurements and Applications, SORMA WEST 2012, Oakland, California, USA, 14-18 May 2012, Book of Abstracts, 12C-2.

11. R.Kirkin, V.V.Mikhailin, A.N. Vasil'ev, Electron thermalization in crystals with complex electronic structure, Book of abstracts of 12th International Conference on Inorganic Scintillators and Their Applications SCINT2013, April 15-19, 2013, Shanghai, China, p. 173.

12. Киркин P.В., Васильев A.H., Михайлин В.В Моделирование экситонных спектров возбуждения в сульфиде кальция // Сборник тезисов докладов научной конференции "Ломоносовские чтения -2012", 2012г, Физический факультет МГУ, Москва, Россия, стр. 12.

13. Бежанов В.А., Каримов Д.Н., Комарькова О.Н., Киркин Р.В., Колобанов В.Н., Михайлин В.В., Чернов С.П. Спектрально-люминесцентные свойства кристаллов Са^г^ : Сеи(0 < х < 1). 14 Национальная конференция по росту кристаллов и IV Международная конференция «Кристаллофизика XXI века», посвященная памяти М.П. Шаскольской НКРК-2010, 6-10 декабря, Москва, Россия, 2010, с. 22-23.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Выводы.

1. В спектрах люминесценции кристаллов смешанного состава Са]. xSrxF2:Ce3+(0.05 а%) при возбуждении светом с энергией фотона 130 эВ как при низких, так и при комнатных температурах обнаружено сосуществование гл 3 + двух центров свечения: ионов Се и автолокализованного экситона.

2. Обнаружено качественное различие в поведении спектров возбуждения CaS:Ce,Na и CaS:Ce,Mn в области фундаментального поглощения от 8 до 20 эВ. Эффективность светового преобразования CaS:Ce,Mn при продвижении в коротковолновую область спектра значительно выше, чем для CaS:Ce,Na, что, вероятно, может быть объяснено участием заряженных дефектов, таких как катионные вакансии, в процессах передачи энергии к центрам свечения.

3. Для фосфоров CaS:Re,Mn спектр люминесценции может качественно меняться в зависимости от условий синтеза. Установлено, что в зависимости

2+ от условий синтеза многократно меняется концентрация ионов Мп , что приводит к росту интенсивности люминесценции Мп" . Одновременно усиливается свечение ионов редкоземельных элементов.

4. С помощью численного моделирования процессов термализации и захвата электронов теоретически описано снижение эффективности возбуждения CaS:Ce при повышении энергии возбуждающих фотонов в области вблизи края фундаментального поглощения. Рассчитанная теоретическая кривая описывает основную тенденцию спектра возбуждения CaS:Ce в рассматриваемой области.

5. Рекомбинация электронов и дырок из горячих состояний с испусканием LO фононов может объяснить увеличение эффективности рекомбинации электронов и дырок в случае больших значений энергий оптических фононов. Рекомбинация с учетом горячего захвата происходит быстрее, чем рекомбинация из термализованных состояний.

6. В кристаллах с двумя ветвями ЬО фононов релаксация идет быстрее, чем в кристаллах с только одной ветвью ЬО фононов, поэтому выход экситонов выше в тернарных, чем в бинарных ионных кристаллах при прочих равных условиях.

130

Апробация.

По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, из них 3 -статьи в реферируемых журналах:

1. Бежанов В.А., Каримов Д.Н., Киркин Р.В., Колобанов В.Н., Михайлин В.В. и Чернов С.П. Спектрально-люминесцентные свойства кристаллов Cc/,vS>vF2 : Се3+ (0 < х < 1) // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2012. N. 5. С. 44-47.

2. Bezhanov V., Chernov S., Kolobanov V., Kirkin R., Mikhailin V. and Karimov D. VUV-spectroscopy of Ce3+ - doped crystals with fluorite-type structure // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2010. V. 15. P. 012058.

3. Kirkin R., Mikhailin V. V., Vasil'ev A. N. Recombination of Correlated Electron-Hole Pairs With Account of Hot Capture With Emission of Optical Phonons // IEEE Transactions on Nuclear Science. 2012. V. 59. N. 5. P.' 2057-2064.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Киркин, Роман Владимирович, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Д. Н. Каримов, О. Н. Комарькова, Н. И. Сорокин, В. А. Бежанов, С. П. Чернов, П. А. Попов, Б. П. Соболев. Выращивание когруэнтно плавящихся кристаллов Cao.59Sro.41F2 и исследование их некоторых свойств // Журнал Кристаллография. 2010. Т. 55, N 3. С. 556 - 563

2. Pieter Dorenbos, Light output and energy resolution of Ce3+-doped scintillators // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 2002. V. 486. P. 208-213.

3. Lehmann W. Activators and coactivators in calcium sulfide phosphors. // J. Lum. 1972. V.5. P. 87-407.

4. Philippe F. Smet, Iwan Moreels, Zeger Hens and Dirk Poelman. Luminescence in Sulfides: A Rich History and a Bright Future // Materials. 2010. V.3. P. 2834-2883.

5. Съестнова В. П. Фотолюминесценция сульфида стронция, активированного редкоземельными элементами // Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Москва. 1984.

6. Bizarri G., Moses W. W., Singh J., Vasil'ev A. N., and Williams R. T. An analytical model of nonproportional scintillator light yield in terms of recombination rates // J. Appl. Phys. 2009. V. 105. P. 044507.

7. Payne S. A., Cherepy N. J., Hull G., Valentine J. D., Moses W. W., et al. Nonproportionality of scintillator detectors: theory and experiment // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2009. V. NS-56. P. 2506-2512.

8. S. A. Payne, W. W. Moses, S. Sheets, L. Ahle, N. J. Cherepy, et al. Nonproportionality of scintillator detectors: theory and experiment II // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2011. V. NS-58. P. 3392-3402.

9. J. E. Jaffe. Energy and length scales in scintillator nonproportionality // Nucl. Instr. Meth. 2007. V. A-580, P. 1378-1382.

10.F. Gao, Y. Xie, S. Kerisit, L. W. Campbell and W. J. Weber. Yield, variance and spatial distribution of electron-hole pairs in Csl // Nucl. Instr. Meth. 2011. V. A-652. P. 564-567.

11.1.V. Khodyuk, P. A. Rodnyi, and P. Dorenbos. Nonproportional scintillation response of NaI:Tl to low energy x-ray photons and electrons // J.Appl. Phys. 2010. V. 107. P. 1 13513 - 1 13513-8.

12.Ельяшевич M. А. Спектры редких земель. M.: Гостехиздат, 1953.

13.Dieke G.H., Grosswhite Н.М. The Spectra of the Doubly and Triply Ionized Rare Earths // Appl. Opt. 1963. V. 2. №4. P. 675-686.

14.P. Dorenbos Predictability of 5d level positions of the triply ionized lanthanides in halogenides and chalcogenides // Journal of Luminescence. 2000. V. 87-89. P. 970-972.

15.P. Dorenbos Locating lanthanide impurity levels in the forbidden band of host crystals // Journal of Luminescence. 2004. V.108. Issues 1-4. P.301-305

16.Знаменский H. В., Малюкин Ю. В. Спектры и динамика оптических переходов редкоземельных ионов в кристаллах. - М.: ФИЗМАЛИТ, 2008. -192 с.

17.Lax М. The Franck-Condon Principle and Its Application to Crystals // J: Chem. Phys. 1952. V.20. N.ll. P.1752-1761.

18.Пекар С.И. О влиянии деформации решеток электронами на оптические и электрические свойства кристаллов. // Успехи физических наук. 1953. т. L. вып.2. с. 197-252.

19.Кривоглаз М.А., Пекар С.И. Форма спектров примесного поглощения света и люминесценции в диэлектриках. // Труды института физики АН УССР. 1953. вып.4. с.37-70.

20.Васильев А.Н., Михайлин В.В. Введение в спектроскопию диэлектриков. Часть II. Вторичные процессы: Учебное пособие. - М.: Университетская книга, 2010.- 238 с.

21.Курманбаев Е. А. Фотолюминесценция сульфида кальция, активированного Се, Ей и Sm и механизмы ее возбуждения. - Дисс. ... канд. физ.-мат. наук. - М.: МГУ, 1983, 160 с.

22.Yokono S., Abe Т., Hoshina J. Phonon Sidebands in Emission and Excitation Spectra for Ce3+ in CaS // J.Phys. Soc. Japan. 1979. V. 46. P. 351.

23.D. Jia, R. S. Meltzer, W. M. Yen. Ce3+energy levels relative to the band structure in CaS: evidence from photoionization and electron trapping // J. of Luminescence. 2002. V. 99 P. 1-6.

24.Keller S. P. Fluorescence Spectra Term Assignment and Crystal Field Splitting of Rare Earth Activated Phosphors // J. Chem. Phys. 1958. V. 29. №1. P. 180-187.

25.Порывкина JT.B. Зарядовые превращения Eu2+ <=> Еиъ+ в CaS и СаО // Труды ИФ АН ЭССР. 1979. Т. 50. С. 121-133.

26.Порывкина Л.В. Влияние кристаллического поля на люминсценциго Еи3+ в СаО . Труды ИФ АН ЭССР. 1979. Т. 50. С. 159-166.

27.Porter L.C., Wright J.С. Site selective spectroscopy and defect chemistry of CaO // J.Chem. Phys. 1982. V. 77. №5. P. 2322-2329.

28.Dieke G. H, Sarup R. Fluorescence Spectrum of PrCl3 and levels of the Pr3+ ion // J. Chem. Phys. 1958. V. 29. №4. P. 741-745.

29.Marglis J.S. Energy Levels of PrCl3 // J. Chem. Phys. 1961. V.35. P.1367-1373.

30.Caspers H.H., Rast H.E., Buchanan R.A. Energy Levels of Pr3+ in LaF3 // J. Chem. Phys. 1965. V. 43. №6. P. 2124-2128.

31.Алтухова Ф.Д., Пийр К.Ю., Савихин Ф.А. Электронные возбуждения и рекомбинационная люминесценция сульфида стронция // Труды ИФ АН ЭССР. 1983. т. 54. С. 188-191.

32.Kaiser W., Garrett С. G. В., Wood D. L. Fluorescence and optical maser effects in CaF2-Sm2+ // Phys. Rev. 1961. V. 123. №3. P. 766-776.

33.Феофилов П.П., Каплянский А.А. Спектры двухвалентных ионов редких земель в кристаллах щелочноземельных фторидов // Опт. и спектр. 1962. Т. 12. Вып. 4. С. 493-500.

34.Ахе J.D., Sorokin P.P. Divalent Rare Earth Spectra Selection Ruls and Spectroscopy of SrCb: Sm2+ // Phys. Rev. 1963. V. 130. P. 945-952.

35.Феофилов П.П. Поглощение и люминесценция двухвалентных ионов редких земель в кристаллах искусственного и природного Яшюорита // Опт. и спектр. 1956. Т. I. Вып. 8. С. 992 - 999.

36.Knoll К. D. Absorption and Fluorescence Spectra of Tm3+ in YV04 and YPO4 // Phys. State Solid (b). 1971. V. 13. P. K129-132.

37.Петров К.И., Шарипов Х.Т., Синицын Б.В., Шахкаламян Г.С. Спектр и энергетическик уровни Тш3+ монокристалле CeF3 // ЖПС. 1973. т. 19. вып. 3. с. 464-468.

38.С. Pedrinit, В. Moinet, J. С. Gacon and Jacquier One- and two-photon spectroscopy of Ce3+ ions in LaF3-CeF3 mixed crystals // J. Phys.: Condens. Matter. 1992. V 4. P. 5461-5470.

39.Radzhabov, E. Creation of trapped electrons and holes in alkaline-earth fluoride crystals doped by rareearth ions // J.Phys.: Condens.Matter. 2001. V13. P. 10955-10967.

40.N.M. Khaidukov, S.K. Lam, D. Lo, V.N. Makhov Observation of Time-transient spectral narrowing at 309 nm in Ce3+ doped SrF2 crystal // Optics Communications. 2002. V. 205. Issues 4-6. P. 415-420.

41.A.C. Федоров, П.Б.Сорокин, П.В.Аврамов, С.Г. Овчинников. Моделирование свойств, электронной структуры ряда углеродных и неуглерод-ных нанокластеров и их взаимодействия с легкими элементами [Электронный ресурс]. Рос. акад. наук, Сиб. отд-ние, Ин-т физики им. Л.В.Киренского; Ин-т ж/д транспорта, г. Красноярск; Красноярский гос.тех. унив. — Электрон, дан. — Новосибирск: Издательство СО РАН, 2006.

42.Kohn W., Sham L. J. Self-Consistent equations including exchange and correlation effects // Phys. Rev. 1965. V. 140. P. A1133.

43.Hohenberg P., Kohn W. Inhomogeneous Electron Gas// Phys. Rev. 1964. V.136. P. B864.

44.Kohn W.// Highlights of Condensed-Matter Theory (Proc. of the Intern. School of Physics «Enrico Fermi», Course 89)/ Ed. F. Bassani, F. Fumi, M. P. Tosi. Amsterdam: North-Holland, 1985. P. 4.

45.Payne M. C., Teter M. P., Allan D. C. et al. Iterative minimization techniques for ab initio total-energy calculations: molecular dynamics and conjugate gradients // Rev. Mod. Phys. 1992. V. 64, N 4. P. 1045.

46.Кон В. Электронная структура вещества - волновые функции и функционалы плотности // УФН.2002. Т. 172. №3. С.336.

47.Ceperly D. М. Ground state of the fermion one-component plasma: A Monte Carlo study in two and three dimensions // Phys. Rev. B. 1978. V.18. P. 3126.

48.Ceperly D. M., Alder B. J. Ground state of the electron gas by a stochastic method // Phys. Rev. Lett. 1980. V. 45. P. 566.

49.Perdew J. P., Zunger A. Self-interaction correction to density-functional approximations for many-electron systems // Phys. Rev. B. 1981. V. 23. P. 5048.

50.Koh В. Электронная структура вещества — волновые функции и функционалы плотности // УФН. 2002. Т. 172, № 3. С. 336.

51.Louie S. G., Froyen S., Cohen M. L. Nonlinear ionic pseudopotentials in spin-density-functional calculations // J. Phys. D: Appl. Phys. 1982. V. B26. P. 1738.

52.Chelikowsky J. R. The Pseudopotential-Density Functional Method (PDFM) Applied to Nanostructures // J. Phys. D: Appl. Phys. 2000. V. 33. P. R33. •

53.Ястребов JI. И., Кацнельсон А. А. Основы одноэлектронной теории твердого тела. М.: Наука, 1981.

54.Bachelet G., Hamann D. R., Schlüter M. Pseudopotentials that work: From H to Pu // Comp. Phys. Commun. 1982. V. B26. P. 4199.

55.Hamann D. R., Schlüter M., Chiang C. Norm-Conserving Pseudopotentials // Phys. Rev. Lett. 1979. V. 43. P. 1494.

56.Troullier N., Martins J. L. Efficient pseudopotentials for plane-wave calculations //Phys. Rev. B. 1991. V. 43. P. 1993.

57.Fuchs M., Scheffler M. Ab initio pseudopotentials for electronic structure calculations of poly-atomic systems using density-functional theory // Comp. Phys. Commun. 1999. V. 119. P. 67.

58.Kerker G. P. Non-singular atomic pseudopotentials for solid state applications//J. Phys. 1980. V. CI3. P. LI89.

59.Troullier N., Martins J. L. Efficient pseudopotentials for plane-wave calculations//Phys. Rev. 1991. V. B43. P. 1993.

60.Hamann D. R., Schlüter M., Chiang C. Norm-Conserving Pseudopotentials // Phys. Rev. Lett. 1979. V. 43. P. 1494.

ól.Bachelet G., Hamann D. R., Schlüter M. Pseudopotentials that work: From H to Pu // Phys. Rev. 1982. V. B26. P. 4199.

62.Greenside H. S., Schlüter M. Pseudopotentials for the 3d transition-metal elements // Phys. Rev. 1983. V. B28. P. 535.

63.Vanderbilt D. Soft self-consistent pseudopotentials in generalized eigenvalue formalism // Phys. Rev. 1990. V. B41. P. 7892.

64.Blöchl P. E. Generalized separable potentials for electronic-structure calculations //Phys. Rev. B. 1990. V. 41. P. 5414.

65.Moroni E. G., Kresse G., Hafner J., Furthmüller J. Ultrasoft pseudopotentials applied to magnetic Fe, Co, and Ni: From atoms to solids // Phys. Rev. B. 1997. V. 56. P. 15629.

66.Laasonen K., Pasquarello A., Car R., Lect' Ch., Vanderbilt D. Car-Parrinello molecular dynamics with Vanderbilt ultrasoft pseudopotentials // Phys. Rev. B. 1993. V. 47. P. 10142.

67.Zhiguo Wang, Richard T.Williams, Joel Q.Grim, Fei Gao, and Sebastein Kerisit. Kinetic Monte Carlo simulations of excitation density dependent scintillation in Csl and CsI(Tl) // Phys. Status Solidi B. 2013. 1-9 / DOI 10.1002/pssb.2012485 87

68.A.N. Vasil'ev. Polarization approximation for electron cascade in insulators after hight-energy excitation. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 1996. V. 107. P. 165-171.

69.Zhiguo Wang, YuLong Xie, Luke W.Campbell, Fei Gao, and Sebastein Kerisit. Monte Carlo simulations of electron thermalization in alkali iodide and alcaline-earth fluoride scintillators // Journal of Applied Physics. 2012. V. 112. P. 014906.

70.A.N. Vasil'ev. Relaxation of hot electronic excitations in scintilators: account for scattering, track effects, complicated electronic structure // Proc. of 10th. Int. Conf. on Inorganic Scintillators and Their Applications SCINT'99. 1999. Moscow, Moscow State University. P. 43-52.

71.H. Fröhlich. Electrons in lattice fields // Advances in Physics. 1954. V.3. P. 325.

72.J. Llacer and E. L. Garwin. Electron-Phonon Interaction in Alkali Halides // J. Appl. Phys. 1969. V. 40. P. 2766

73.G. J. Hoffman and A. C. Albrecht. Near-Threshold Photoionization Spectra in Nonpolar Liquids: A Geminate Pair Based Model // J. Phys. Chem. 1991. V. 95. P. 2231.

74.Ghosh P.K. and Rayt B. Luminescence in Alkaline Earth Sulphides // Prog. Crystal Growth and Charact. 1992. V. 35. P. 1-37

75.M. Sparks, D. L. Mills, R. Warren, T. Holstein, A. A. Maradudin, L. J. Sham, E. Loh, Jr., and D. F. King. Theory of electron-avalanche breakdown in solids// Phys. Rev. B. 1981. V. 24. P. 3519.

76.Lax M. Cascade Capture of Electrons in Solids // PhysRev. 1960. V. 119. P. 1502

77.Abakumov V.N., Yassievich I.N. Cross section for recombination of an electron with a positively charged center in a semiconductor // Zh. Eksp. Teor. Fiz. 1976. V. 71. P. 657-664.

78.Langevin M.P. // Ann. Chem. Phys. 1903. V. 28. P. 289

79.Langevin P. Recombinaison et mobilites des ion dans les gas; Chapitre3. La Re-combinaison des ions. // Ann. Chim. Phys. 1903. V.28. P.433-530.

80.Пекар С.И. Теория F-центров. //ЖЭТФ. 1950. Т. 20. В. 6. С. 510-522.

81.Антонов-Романовский В.В и Калининь Ю.Х. Об эффективном сечении рекомбинации и функции распределения свободных носителей относительно ионизованного центра // Физика твердого тела. 1971. Т.13. В. 5. С. 1376.

82.G. J. Hoffman and А. С. Albrecht. Near threshold photoionization spectra in nonpolar liquids: A geminate pair based model // J. Phys. Chem. 1991. V. 95. P. 2231-2241.

83.J. B. Birks. Theory and Practice of Scintillation Counting. New York: Pergamon, 1964. P. 202-202.

84.R. T. Williams, J. Q. Grim, Q. Li, К. B. Ucer and W. W. Moses. Excitation density, diffusion/drift, and proportionality in scintillators // Phys. Stat. Sol. B. 2011. V. 248. P. 426-438.

85.Zhiguo Wang, YuLong Xie, Bret D. Cannon, Luke W. Campbell, Fei Gao, and Sebastien Kerisit. Computer simulation of electron thermalization in Csl and CsI(Tl) // J. Appl. Phys. 2011. V. 110. P. 064903

86.Соколов A.A., Тернов И.М., Королев Ф.А., Михайлин В.В., Халилов В.Р. // Изв. ВУЗ, Физика. 1972. Т. 12. С. 7-13.

87.А. А. Соколов, И. М. Тернов. Релятивистский электрон / Под ред. А. А. Соколова, И. М. Тернова - М.: Наука, 1975. - 304с.

88.К. Кодлинг, В. Гудат, Э. Кох, А. Котани, К. Кунц, Д. Линч, Э. Роу, Б. Зоннтаг, И. Тойозава. Синхротронное излучение, свойства и применения / Под ред. К. Кунца. - М.: Мир, 1982. - 528с.

89.Синхротронное излучение и его применение / Под ред. И. М. Тернова, В. В. Михайлина, В. Р. Халилова. - 2-е изд. М.: МГУ, 1985. - 264с.

90. G. Zimmerer. SUPERLUMI: A unique setup for luminescence spectroscopy with synchrotron radiation // Radiation Measurements. 2007. V. 42. Iss. 4-5. P. 859.

91.Ch. Ackermann, R. Brodmann, U. Hann, A. Suzuki and G. Zimmerer. Photoluminescence Excitation Spectra of Solid Krypton // Phys. Stat. Sol. B. 1976. V. 74. P. 579-587.

92.Эланго M. А., Жураковский А. П., Кадченко В. H., Сорокин Б. А. Люминесценция и электронная эмиссия ионных кристаллов, облученных ультрамягкими рентгеновскими лучами // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1977. Т. 41. С. 1314- 1320.

93.Kramers H. A. La diffusion de la lumière par les atomes // Atti. Congr. Int. Fis. Como. 1927. V. 2. P. 545-557.

94.Kronig R.de L. On the theory of dispersion of X-rays // J. Opt. Soc. Am.-1926. V.12. P.547-557.

95.Kowalski В J, Sarem A, Orowski В A Optical parameters of Cdi.xFexSe and Cdi.xFexTe by means of Kramers-Kronig analysis of reflectivity data. Physical Review. B. 1990. V. 42. P. 5159.

96.A.E. Никифоров, А.Ю. Захаров, В.А. Чернышев, М.Ю. Угрюмов, C.B. Котоманов Структура смешанных фторидов CaxSrxF2:Eu2+ и Sr xBaxF2:Eu" и люминесценция иона Eu" в этих кристаллах // ФТТ. 2003. Т. 45. №. 5. С. 822-825.

97.Sobolev В.P. The Rare Earth Trifluorides. Part 2. Introduction to Materials Science of Multicomponent Metal Fluoride Crystals. Institute of Crystallography, Moscow, and Institut d'Estudis Catalans, Barcelona; Institut d'Estudis Catalans. Spain. 2001. 460 P.

98.Burnett J.H., Livene Z.H., Shirley E.L. Intrinsic birefringence in calcium fluoride and barium fluoride. - Phys. Rev. B. 2001. V. 64. № 24. P. 241102

99.T.T. Басиев, C.B. Васильев, M.E. Дорошенко, В.А. Конюшкин, C.B.

Кузнецов, В.В. Осико, П.П. Федоров. Эффективная генерация монокристаллов твердых растворов CaF2—SrF2:Yb3+ при диодной лазерной накачке // Квантовая электроника. 2007. Т. 37. № 10. С. 934.

100. Becker J., Kirm М., Kolobanov V. N., Makhov V. N., Mikhailin V. V., Vasil'ev A. N., Zimmerer G. Coexistence of Triplet and Singlet Exciton Emission in Alkaline Earth Fluoride Crystals. // Excitonic Processes in Condensed Matter. The Electrochemical Society Proc. Series (Pennington, 1998)415. 1998. PV 98-25

101. Ivanovskikh K.V., Pustovarov V.A., Shulgin B.V. Time-resolved luminescent VUV-spectroscopy of pure and doped by rare earth ions crystals of strontium fluoride // Nucl. Instr. And Meth. A 2006. V. 543. P. 229

102. Mikhailik V B, Kraus, Imber J, Wahl D. Scintillation Properties of Pure CaF2 // Nucl. Instr. and Meth. 2006. V. A 566. P. 522-525.

103. Williams R. Т., Kabler M. N., Hayes W., Stott J. P. Time-resolved spectroscopy of self-trapped excitons in fluorite crystals. // Phys. Rev. B. 1976. V. 14. P. 725

104. Bezuidenhout D. F. Handbook of Optical Constants of Solids ed E D Palik. San Diego: Academic Press, 1998. V. 3.

105. Rubloff G. W. Far-Ultraviolet Reflectance Spectra and the Electronic Structure of Ionic Crystals. // Phys. Rev. В . 1972. V. 5. P. 662.

106. W. Setyawan and S. Curtarolo, High-throughput electronic structure calculations: challenges and tools // Сотр. Mat. Sci.2010. V. 49. P. 299.

107. S. Curtarolo, W. Setyawan, S. Wang, J. Xue, K. Yang, R. H. Taylor, L. J. Nelson, G. L. W. Hart, S. Sanvito, M. Buongiorno-Nardelli, N. Mingo, and O. Levy, AFLOWLIB.ORG: a distributed materials properties repository from high-throughput ab initio calculations // Сотр. Mat. Sci.2012. V.58. P. 227.

108. Петрова И.Ю., Аллсалу М.-Л.Ю., Барыбин А.В., Михайлин В.В. Миграция энергии возбуждения в сульфиде кальция, активированного висмутом и марганцем // Изв. ВУЗ, Физика. 1975. В.4. С.116-117.

109. H. S. Bhatt I, Rajesh Sharma, N. K. Verma. Fast photoluminescence decay processes of doped CaS Phosphors // Radiation Effects and Defects in Solids. 2006. V 161. Issue 2. P. 113-119.

110. Singh V., Tiwari M., Dhoble S. Luminescence studies of SrS and CaS based phosphors // Indian Journal of Pure & Applied Physics. 2005. V. 43. P. 100-103.

111. Данилкин М.И., Рийв И. P., Семан В.О., Вельский А.Н., Солдатов С.Н. Катионные вакансии в CaS // Труды Института Физики АН Эстонии. 1990. Т. 67. С. 97-106.

112. I. Е. С. MacHado, L. Prado, L. Gomes, J. M. Prison, and J. R: Martinelli. Optical properties of manganese in barium phosphate glasses // J. of Non-Crystalline Solids. 2004. V. 348. P. 113-117.

113. Хютт Г. И. Исследование природы примесных центров легированного сульфида кальция. - Дисс. ... канд. Физ.-мат. Наук. -Тарту: ИФА АН ЭССР, 1972. -174 с

114. P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini, М. Calandra, R. Car, et al. QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials. // J. Phys.: Condens. Matter. 2009. V. 21. N. 39. P. 395502-1-19.

115. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized gradient approximation made simple // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. N. 18. P. 38653868.

116. Vanderbilt D. Soft self-consistent pseudopotentials in a generalized eigenvalue formalism. // Phys. Rev. B. 1990. V. 41. N. 11. P. 7892-7895.

117. W. Y. Ching, Fanqi Gan, and Ming-Zhu Huang. Band theory of linear and nonlinear susceptibilities of some binary ionic insulators // Phys. Rev. B. V. 52. P. 1596.

118. Басалаев Ю.М., Журавлев Ю.Н., Кособуцкий А.В., Поплавной А.С. Генезис энергетических зон из подрешеточных состояний в

оксидах и сульфидах щелочноземельных металлов // Физика твердого тела. 2004. Т. 46. С. 826-829.

119. Stepanyuk V.S., Szasz A., Farberovich O.V., Grigorenko А.А., Kozlov A.V., Mikhailin V.V. An Electronic Band Structure Calculation and the Optical Properties of Alkaline-Earth Sulphides // Phys. Stat. Sol. (b). 1989. V. 155. P. 215-220.

120. Kaneko Y., Morimoto K., Koda T. Optical Properties of AlkalineEarth Chalcogenides. I. Single Crystal Growth and Infrared Reflection Spectra Due to Optical Phonons // J. Phys. Soc. Jpn. 1982. V. 51. P. 2247.

121. A.N. Vasil'ev. 11th International Conference on Inorganic Scintillators and their Applications SCINT 2011, Giessen, September 12-16, 2011.

122. A.N. Vasil'ev. Polarization approximation for electron cascade in insulators after high-energy excitation // Nucl. Instr. Meth. 1996. V. B-107. P. 165-171.

123. R. H. Lyddane, R. G. Sachs, and E. Teller. On the Polar Vibrations of Alkali Halides // Phys. Rev. 1941. V. 59. P. 673.

124. Kirkin R., Mikhailin V. V. Vasil'ev A. N. Recombination of Correlated Electron-Hole Pairs With Account of Hot Capture With Emission of Optical Phonons // IEEE Transactions on Nuclear Science. 2012. Volume: PP, Issue: 99.

125. Bezhanov V., Chernov S., Kolobanov V., Kirkin R., Mikhailin V. and Karimov D. VUV-spectroscopy of Ce3+ - doped crystals with fluorite-type structure // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2010. V. 15. P. 012058.

126. B.A. Бежанов, Д.Н. Каримов, P.B. Киркин, В.Н. Колобанов, В.В. Михайлин, и С.П. Чернов. Спектрально-люминесцентные свойства кристаллов Ca{_vSrKF2 : Се'+(0 < х < 1) // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2012. Т. 5. С. 44-47.

БЛАГОДАРНОСТИ (/ 1

Выражаю благодарность доктору физ.-мат. наук проф. Михайлину В.В., доктору физ.-мат. наук Васильеву А. Н., ст. н. с. Каменских И. А., н. с. Спасскому Д. А., м. н. с. Савону А.Е. и другим сотрудникам кафедры Оптики и спектроскопии Физического факультета МГУ.