Радиационные процессы в монокристаллах на основе щелочно-земельных галогенидов c редкоземельными примесями

Разработаны методики выращивания кристаллов соединений щелочно-земельных галогенидов, получен ряд кристаллов BaBrI, BaClI и SrBrI с широким диапазоном концентраций активаторов Eu²⁺ и Ce³⁺ хорошего качества для спектральных исследований. С помощью метода рентгеноструктурного анализа определены кристаллографические данные выращенных кристаллов. Для монокристаллов BaClI такие данные получены впервые. Изучены спектральные характеристики кристаллов BaBrI, BaClI и SrBrI, активированные редкоземельными примесями, при возбуждении рентгеновским, вакуумным ультрафиолетовым и ультрафиолетовым излучением в широком температурном диапазоне. Дана оценка энергии 4f-5d-перехода в ионах Eu²⁺ в данных материалах, по спектрам возбуждения беспримесных кристаллов определена ширина запрещенной зоны. Изучены механизмы люминесценции и процессы переноса энергии к центрам свечения. Установлено, что в исследуемых кристаллах возможны два вида механизмов передачи энергии на центры свечения - электронно-дырочный и экситонный механизмы. Проведены неэмпирические квантово-химические расчеты неорганических сцинтилляторов BaBrI:Eu²⁺ и BaСlI:Eu²⁺. Обнаружено, что что 4f- и 5d-уровни иона европия лежат в запрещенной зоне для обоих кристаллов, следовательно, можно ожидать проявление хороших сцинтилляционных свойств для этих кристаллов. Для кристаллов SrBrI:Eu²⁺ и SrСlI:Eu²⁺ проведены предварительные расчеты как положения 4f- и 5d-уровней иона европия относительно валентной зоны и дна зоны проводимости, так и оценка локализации электронной плотности нижайшего возбужденного 5d-состояния иона европия. Согласно полученным экспериментальным и теоретическим данным построены схемы расположения уровней двух- и трехвалентных редкоземельных ионов в исследуемых материалах.