（凝聚态物理专业论文）钨酸铅闪烁晶体的掺杂效应和辐照损伤的研究.pdf

摘要 为了探索h i g g s 粒子的存在，欧洲核子研究中心( c e r n ) 将于2 0 0 5 年建 成最新的大型强子对撞机( l h c ) ，这对验证粒子物理的“标准模型具有重要 意义。作为l h c 上紧凑型u 介子螺旋探测器( c m s ) 的核心部件电磁量能器 ( e c a l ) 所选用的闪烁晶体，钨酸铅( p b w 0 4 ) 晶体的闪烁性能及辐照损伤的 研究成为近年来国际范围内闪烁晶体研究的大热点问题。 作者首次采用正电子湮没寿命谱对不同组分及不同掺杂p b w 0 4 晶体中 铅空位( v p b ) 的变化进行系统测试分析，并利用x 射线光电子能谱的检测 手段研究晶体中低价氧 0 咄( 2 x v o 】。 最近的研究提出p b w 0 4 晶体中存在间隙氧离子，而间隙氧离子与p b w 0 4 晶体的绿发光关系密切。林奇生【3 i 】运用计算机模拟计算氧的弗仑克尔缺陷，结果 h f 日- j 隙氧离子可能存在于晶体中，但是出现比较困难。w e n s h e n gl i 3 2 1 认为掺镧 p b w o 。晶体空气退火的介电谱中出现新的介电弛豫峰，是由掺杂离子与间隙氧 离- ? n n 成的缺陷缔合体 2 l a p b o i 】引起。朱文亮【3 3 】根据e x a f s 实验结果，认为 间隙氧离子在晶体中占据w - o 四面体所形成的近似立方体的一个空顶点。陈永 虎研究不同气氛退火对p b w 0 4 晶体发光的影响，提出( w 0 4 2 + 0 i ) 绿光中心 的观点。 1 2 4 缺陷研究的实验方法 事实上，采用不同生长方法长出的能够满足c e r n 使用要求的p b w 0 4 晶体 中的本征缺陷浓度和引入的掺杂离子浓度都非常低，远低于精密x 射线衍射的 检出限( 1 ) ，显然，常规的x 射线衍射结构测定手段并不能确定生成态p b w 0 4 晶体中的缺陷情况。另外常规的光谱测试方法如光吸收透射谱、发光光谱等无 法提供足够的相关缺陷方面的信息。因此有必要通过其他的途径来研究p b w 0 4 晶体中的点缺陷。 为此人们已经采用了材料科学研究中的许多先进实验手段，比如用同步辐射 ( s r ) 光源测量其高能区的吸收谱、发射谱35 1 ，测量p b w 0 4 晶体的热释光谱分 i r d 济人学博1 ：学位论义 第一章钨酸铅闪烁品体的研究现状 析晶体中陷阱的大致种类及深度、电子或空穴在各种缺陷中的分布及外界条件对 这种分布的影i 向 4 , 2 7 , 3 6 , 3 7 , 3 8 】，用广延x 射线吸收精细结构研究( e x a f s ) 方法研 究p b w 0 4 晶体的局域微结构f 3 9 j ，用介电弛豫谱( d r s ) 研究可能存在的偶极矩 缺陷态【3 0 , 4 0 , 4 1 】，还有用电子自旋共振( e s r ) 、光谱分辨的热释光谱( 3 d t s l ) 等方法研究晶体中可能存在的各种缺陷中，i 二 4 2 , 4 3 , 4 4 , 4 5 , 4 6 】。实验研究的进展加深了 人们对掺杂改善机制、辐照诱导色心、闪烁发光机理的理解，同时也进一步推进 了p b w 0 4 晶体的研究工作。比如d r s 实验通过测量交变电场作用下样品的复介 电常数、复电导率等的频率依赖关系，可获得样品中偶极子的产生、变化及起因， h a n 2 9 】据此推测掺镧p b w 0 4 晶体中存在偶极子复合缺陷 2 ( l a ”) ( v p b ) 】。再如 l a g u t a 4 5 】利用e s r 方法研究发现，低温下u v 辐照后( w 0 4 ) 2 根团俘获一个电子 形成( w 0 4 ) 孓缺陷心成为施主型的浅陷阱。 正电子湮没寿命谱是研究材料缺陷变化的有效手段【4 。7 1 。当材料中存在正离子 空位缺陷时，由于带有等效负电能吸引正电子，使正电子被束缚在缺陷中湮没， 测量得到的正电子湮没寿命及其在寿命谱中所占的相对强度，能反映材料中缺陷 的大小、种类和浓度。生成态的p b w 0 4 晶体中，存在相当数量的v p b 和v o 并且 v p b v o 【4 8 1 ，能够相互补偿的v p b 和v o 之外多余的v p b 将导致晶体中负电荷的富 集，因此通过正电子湮没寿命谱实验结果中的正电子捕获中心浓度的变化信息可 得到主要反映p b w 0 4 晶体中v p b 的变化信息【4 9 1 。x 射线光电子能谱( x p s ) 目 前广泛应用于成分和化学态的分析【5 。它是利用波长在x 射线范围的高能光子 照射被测样品，由表面原子芯能级电子束缚能的变化间接得到表面原子的信息， 芯能级电子不参与成键，但原子价态的变化或不同的配位环境会使束缚能在x 射线光电子谱上产生一个化学位移。利用x 射线光电子能谱，通过对p b w o 。样 品中o l 。束缚能谱的测量可以获得晶体中氧价态变化的信息【4 9 】，研究p b w o 。晶 体中氧元素价态的变化，有助于了解晶体中缺陷浓度的变化。因此，论文将根据 正电子湮没寿命谱实验结果获得v p b 的信息，并结合x 射线光电子能谱实验中得 到氧的变化情况，对p b w 0 4 晶体的结构缺陷进行研究。通过正电子湮没寿命谱 实验研究p b w 0 4 晶体中v p b 的变化，在国际和国内仅有同济大学在这方面展开 了初步的研究，而x 射线光电子能谱研究氧的变化国内外也鲜有报道。 9 r 寸济人学博 ：学位论文第一章钨阪铅闪烁品体的研歹现状 1 3p b w 0 4 晶体的掺杂效应 p b w 0 4 晶体生长过程中不可避免的组分挥发导致晶体中存在大量的缺陷， v p b 、v o 以及相关的各种缔合缺陷直接导致晶体本征吸收带和辐照诱导吸收带的 产生。单纯依靠化学计量比的调节和后期退火工艺的改善并不能完全消除这些缺 陷，也就很难使纯p b w 0 4 晶体的光学透过率、光输出和辐照硬度达到c m s 的使 用要求。因此，为了改善晶体性能，除了使用改进生长条件、提高原料纯度和调 节原料配比等方法来尽量降低晶体中影响晶体闪烁性能的点缺陷外，还可以有目 的地在基质晶体中掺入某些杂质离子，人为地引入非本征缺陷来抑制晶体中有害 本征点缺陷的生成。掺杂的主要目的是抑制p b w 0 4 晶体中的3 5 0n m 和4 2 0n m 色心吸收带，提高晶体的光学透过率、辐照硬度和光输出。 研究初期，选用b i 3 + 、y b 3 + 、m 9 2 + 、k + 和n a + 等掺杂离子 5 1 , 5 2 , 5 3 , 5 4 , , 5 5 进行试 验，发现晶体性能没有得到有效改进。此后n b 5 + 离子的掺杂因能抑制3 5 0a m 吸 收和改进晶体发光均匀性得到关注，但掺铌同时带来晶体的光产额下降和对4 2 0 n m 吸收无明显的抑制【5 6 】。1 9 9 7 年k o b a y a s h i 等5 7 1 提出l a 3 + 的掺入可以有效地改 善晶体的闪烁性能，从而引起对+ 3 价离子掺杂的广泛研究，但是它们依然无法 改变光产额较低的不利因素。目前p b f 2 掺杂、双掺及三掺的研究又引起人们的 注意。 1 3 1 + 3 价离子掺杂 在p b w 0 4 晶体的掺杂实验中，+ 3 价离子掺杂的研究最多。b i 3 + 2 6 , 5 8j 、 g d 3 + 1 5 9 , 6 0 1 、n d 3 + 【6 1 1 、c e 3 + 【5 8 , 6 2 1 、s c 3 + 1 6 4 1 、l u 3 + 6 0 , 6 3 、l a 3 + 6 4 6 56 6 1 、s b 3 + 【6 7 ，6 8 1 、y 3 + 6 4 ， 6 6 ，6 9 j 等+ 3 价离子掺杂的p b w 0 4 晶体已经生长出来并且性能得到研究，其中一定 浓度的l a 3 + 、s b 3 + 、y 3 + 与l u 3 + 掺杂后晶体的透光性能与辐照硬度得到提高，发 光衰减过程中慢分量得到抑制。选择+ 3 价离子掺杂最初是因为，p b w o 。晶体中 v p b 诱导的p b 3 + 与o 空穴及其相关缺陷可能是3 5 0n m 和4 2 0n m 吸收带的根源 2 7 , 7 0 , 7 1 】，而+ 3 价离子占据p b 格位引入正电中心可替代p b 3 + 与0 。空穴对v p b 进行 电荷补偿，进而能够抑制吸收带，提高抗辐照性能。 张明荣【5 4 】发现掺镧p b w 0 4 晶体的突出特征是透过率显著增加，尤其是短波 部分，同时晶体的截止波长蓝移，而发光强度降低。对l a 3 + 在p b w o 。晶体中的 1 0 f n j 济人学博 ：q e 位论义 第一章钨陵铅闪烁晶体的研究脱状 作用机制也是近年来研究的热点。b a c c a r o 等【5 5 】研究掺镧晶体的t s l 谱后认为 l a 3 + 将占据p b 2 + 的亚格位，引入过量的正电荷使p b 3 + 和o 的浓度得到抑制，这一 解释并未考虑到掺镧引起v p b 浓度的变化以及由此引起的晶体内部其他缺陷的 变化情况。 国内外已有报道，无论是采用开放系统的提拉法生长【7 2 1 ，还是采用封闭坩埚 的下降法生长【7 3 ，7 4 1 ，在p b w 0 4 晶体中掺入微量的s b 2 0 3 均具有改善晶体性能的 作用。与l a 2 0 3 、n b 2 0 5 等高熔点的掺杂物不同，s b 2 0 3 的熔点仅为6 5 6 ，远 远低于p b w 0 4 晶体的生长温度( 1 1 2 3 左右) ，晶体生长长时间的高温状态使 得s b 处于不断挥发之中，所以即便掺杂浓度较高，生成的p b w 0 4 晶体中s b 的 含量仍然很低。王绍华等【7 3 , 7 4 】发现s b 3 + 掺杂可在一定程度上消除紫外到蓝光波段 存在的吸收，透射谱截止波长蓝移，发光强度提高，激发发射谱存在双峰结构， 存在辐照损伤。孙尚文【7 2 】在分析掺入s b 2 0 3 的作用机理时提到：当温度升高到 6 0 0 9 0 0 时，s b 2 0 3 转变为s b 2 0 5 ，而在1 2 0 0 c 附近时，s b 2 0 5 又分解为s b 2 0 3 ， 同时放出0 2 ，使得熔体中氧处于饱和状态，晶体中v o 缺陷大大减少，提高了发 光效率。而陈永虎【7 5 】测得掺锑p b w 0 4 晶体的发射谱与激发谱，发现s b 掺杂显 著改善了p b w 0 4 晶体的发光性能，发光的光产额增加，快成分相对增多，绿发 光也加强，而源于缺陷且衰减时间较长的红发光得到抑制。认为s b 掺杂改善发 光的主要原因与( w 0 4 2 + o i ) 相关，而o i 的提出是基于s b 掺杂以鼬荔形式为 主，同时有勋三+ 的存在。王绍华【7 3 】则认为晶体中v p b 将产生【o 。v p b o 。】缔合缺陷 心，掺入s b 2 0 3 后s b 将补偿晶体中的v p b ，减少了晶体中o 的浓度，从而提高 晶体3 5 0m n 的透过率。刘先才【7 6 】认为s b 掺杂可以有效地抑制作为补偿v p b 局域 电荷不平衡的p b 和o 等色心的产生，他通过分析富氧气氛退火的掺锑p b w 0 4 晶体，认为s b 掺杂除了能消除晶体中的v p b 外，还将减少作为平衡v p b 处过剩 电荷的v o 的浓度。由此看来，s b 在p b w 0 4 晶体生长中的行为和在晶体中的占 位情况尚无定论，而这问题应该是研究p b w 0 4 晶体s b 掺杂改性机理需要解决 的首要问题。 随着+ 3 价离子掺杂研究的深入展开，研究过程中也发现了许多新的问题。 比如掺杂离子在晶体中分布不均成为一个突出的问题【7 7 1 。l a 3 + 的分凝系数为2 5 远大于l ，在晶体中的分布大都集中于生长初期部分，尾部的浓度已远低于生长 司济人学博七学位论文 第奇钨睃铅闪烁晶体的研究脱状 初始熔体中的配比浓度。s b 3 + 却j 下好相反，分凝系数远小于l ，集中分布在晶体 生长后期，并且还存在不易控制的变价问题。由于掺杂离子在晶体中的浓度分布 不均，浓度太高时会在晶体内引入新的陷阱中心，在闪烁过程中成为载流子的非 辐射复合中心，从而降低晶体的光产额。而y ”的分凝系数为0 8 接近于1 ，掺 钇晶体的发光与透射性能的均匀性较好，能够有效地改善其他掺杂所遇到的问 题，y 3 + 掺杂从而成为p b w 0 4 晶体掺杂研究的热点问题。袁晖【78 】从大量的测试中 发现y 3 + 掺杂能显著提高p b w 0 4 晶体的光学透过率，特别是在3 5 0 , - - 4 5 0n m 波长 范围内的透过率。l ij i a n z h e 【7 9 】认为掺入y 3 + 可导致发光衰减时间变短，快分量比 例相应增加，改善光产额，提高抗辐照损伤性能。y i nz h i 、e n 【8 0 j 也指出掺钇能够 有效地改善晶体的抗辐照损伤性能，并且由于适当的分凝系数能够提高大尺寸晶 体的发光均匀性。s h ic h a o s h u 8 1j 测试了y h 掺杂p b w 0 4 晶体的激发光谱，发现 其发光性能与氧退火样品相似，提出y 占据p b 子格位位置形成正电中心，阻 止v o 的形成。刘波【8 2 j 通过对室温以上纯p b w 0 4 晶体和掺钇晶体的y 射线辐照 前后的热释光进行测量，发现掺钇对热释光的强度有较强的抑制作用，并且热释 光峰向高温方向移动，说明掺钇能够增强光输出的稳定性。可见掺钇能够改善 p b w 0 4 晶体的发光性能和提高大尺寸晶体的发光均匀性和抗辐照损伤性能，然 而对掺钇p b w 0 4 晶体的研究目前仍主要集中在生长工艺、透过率、激发与发射 谱、热释光、辐照损伤等方面，对其内部微观缺陷研究得尚不充分。 韩宝国等人【2 9 】研究掺杂p b w 0 4 晶体的介电谱时发现，在l a 3 + 、s b ”、y 3 + 、 g d 3 + 掺杂的晶体中存在典型的介电弛豫峰，并认为该峰是由 2 ( m 荔) - 巧珐】( m = l a ， s b ，y ，g d ) 型偶极缺陷引起的；此外，在y ”和g d 3 + 掺杂晶体中发现还存在另 一个弱的弛豫峰【8 3 , 8 4 】，该弛豫峰随退火温度的升高和退火时间的延长而逐渐增 强，原来的典型弛豫主峰则逐渐变弱，分析认为这个弱的弛豫峰与晶体中的氧间 隙离子相对应。这些介电谱实验除了证实晶体中v p b 的存在，还表明氧间隙离子 也可能存在于晶体之中，此外还提出+ 3 价离子可能占据不同的晶格位 6 8 , 8 3 1 。 1 3 2 + 5 价离子掺杂 + 5 价离子的掺杂研究集中体现在掺铌p b w o 。晶体上，其中n b 的掺杂改性 源于其他二价钨酸盐晶体掺杂经验的延伸【8 5 1 ，而n b 5 + 对晶体的影响是多方面的， 1 2 i r 4 济人学博士学位论文 第章钨酸铅闪烁品体的研了脱状 由此对掺铌晶体特性的研究也存在不同的看法。k o r z h i k 4 s l 发现掺铌可以提高晶 体在近紫外区的透过率，抑制3 5 0n m 的吸收带，缩短透射截止波长，光输出变 化不大，平均衰减时间增加，快慢成分比降低，并可提高抗辐照能力。张明烈”】 比较了大尺寸掺铌晶体和纯p b w 0 4 晶体的纵向透射光谱与横向透射光谱，发现 掺铌样品对3 5 0h i 1 吸收带有抑制作用，但对4 2 0n m 吸收带无明显影响。 f r o d o r o v 8 6 】比较了掺铌晶体和纯p b w 0 4 晶体的发射光谱，相对于未掺杂晶体而 言，掺杂样品的绿光带得到一定的抑制而红光带消失，同时产生了一个位于5 2 0 n l n 附近的新的发光峰。而d a f i n e i i s 7 1 却认为掺铌并不利于抗辐照损伤，对掺铌的 作用提出质疑。1 9 9 5 年5 月的c e r nc r y s t a lc l e a rc o l l a b o r a t i o n 第1 9 次会议简 报载【8 8 】，快速脉冲光激发掺铌晶体的光产额低于未掺杂晶体，衰减常数和发光特 性也并不是很理想。所以对于掺铌能否提高p b w o 。晶体的发光和抗辐照损伤性 能尚存有争议。 另外，k o r z h i k 8 6 j 将n b 的作用机制解释为：n b 2 0 5 以极低的挥发率和相对较 小的离子半径容易进入晶体，n b 5 + 占据邻近缺氧的w 6 + 产生新的发光中心 ( n b 0 3 + f + ) 2 ，而( n b 0 3 ) 的存在将抑制与红光发光相关的p b 3 + 缺陷，同时p b 3 + 缺陷的减少进而能够增强抗辐照损伤性能。汤学峰等【8 9 】发现掺铌晶体氧退火后透 射性能大大提高，暗示掺铌样品中存在v o 。由此可见，关于掺铌p b w 0 4 晶体中 n b 对晶体发光特性的影响以及其作用机制，仍然没有一致的观点。需要指出的 是，国内外不少学者研究掺铌晶体时，所用样品的生长原料纯度较低，晶体中含 有较高浓度的多种杂质，造成研究结果存在差异。另外研究的晶体大多采用提拉 法【9 0 , 9 1j 生长，而提拉法这种生长方法本身存在当熔体中含有易挥发物时难以控制 组分的技术难题，对于p b w 0 4 晶体而言，生长原料p b o 和w 0 3 的不等量挥发 将导致晶体偏离化学计量组成，熔体的组分偏离对研究结果也会产生一定的影 响。 1 - 3 3 其他离子掺杂 其他价态离子掺杂的研究主要体现在+ 1 价、+ 2 价、+ 4 价、+ 6 价、1 价离 子的掺杂上。 + 1 价离子掺杂的研究主要发生在p b w 0 4 晶体掺杂研究的初期阶段。所有的 研究结果【4 , 5 1 , 5 6 】表明，+ l 价离子掺杂对p b w 0 4 晶体性能的影响是负面的，产生 1 3 l 叫济人学博1 ：学位论文第帝钨睃铅闪烁品体的研究现状 4 2 0 4 3 0n l 1 的强吸收带，作用机制常被认为是+ 1 价阳离子占据p b 位置，可能诱 导o 。空穴心导致晶体产生4 2 0n m 吸收。 有关+ 2 价离子掺杂的研究报道较少，主要是因为+ 2 价的价态等同于p b h 价 态，不能使晶体通过局域电荷的变化抑制本征点缺陷。但等价离子掺杂可以增加 激子激发几率以提高光产额，所以+ 2 价离子的掺杂正是基于晶体的荧光激发过 程中增加激子的产生几率并使之保持稳定。陈刚等人【9 2 i 发现1 0 0p p m ( 叭) 的 掺镁p b w 0 4 晶体的透过率没有得到改善，3 5 0r i m 和4 2 0n l n 吸收带仍然存在， 辐照后晶体的光输出下降较多。a n n e n k o v 等人【5 5 】指出m 9 2 + 掺杂对晶体的光学透 过谱、发光光谱和激发光谱没有明显的改变，并且降低了晶体的光产额。b a 2 + 掺 杂的结果【9 3 】类似，只是快发光稍微提高。c d 2 + 掺杂晶体可以使吸收边蓝移约1 0 n m ，提高了晶体在短波区的透过率，同时降低了二次电子的激发能，提高了晶 体的发光效率【5 引。总体而言，+ 2 价离子掺杂并不能有效地改善晶体的闪烁性能 【5 4 ，9 4 】 o 有关p b w 0 4 晶体的+ 4 价和+ 6 价掺杂也鲜有报道。哈工大的研究结果【9 5 】表 明p b w 0 4 晶体中掺入c e 0 2 可消除4 0 0 - 4 6 0 姗附近的吸收带。m 0 6 + 与w 6 + 离子 的化学性质接近，m o 杂质产生特定的电子俘获缺陷，产生较高份额的绿发光慢 成分，延长晶体的平均闪烁衰减时间，使晶体的闪烁特性全面下降，但m o 掺杂 能产生衰减相对较快的新的电子捕获中心【9 6 1 ，使晶体的光输出提高3 4 倍【9 7 1 。 张明荣【5 4 】还发现掺m 0 6 + 晶体的吸收边向长波方向移动。 绝大多数掺杂物都选取各种金属离子的氧化物。事实上p b w 0 4 晶体中存在 v o 及其诱导色心，晶体的闪烁性能与氧密切相关，若在氧的位置上引入杂质离 子也可能会影响晶体性能。一1 价离子掺杂正是基于这样的想法，集中体现在卤 素离子的掺杂研究上。c l - 离子掺杂p b w 0 4 晶体辐照后发现c r 的掺入不能明显 改善晶体的性能【9 8 1 。根据f 一离子的离子半径和电负性与0 2 。较为接近，生长出的 掺入p b f 2 的p b w o 。晶体具有较好的透过率和抗辐照能力，光产额也大大提高， 只是发光以绿光为主的慢成分较多 7 4 , 9 9 , 1 0 0 】，原因可能是由于f 替代0 2 后引入正 电中心，抑制了晶体中的3 5 0 n m 色心和辐照诱导色心。 实验发现+ 3 价、+ 5 价、+ 6 价离子能够在不同方面改善p b w 0 4 晶体的闪烁 性能，那么假若将其中的二者或三者进行混合掺杂，能否进一步提高晶体的性能 1 4 川济人学博 ：学位论文 第一帝钨酸铅闪烁晶体的研7 观状 呢? 抑或因为掺杂离子作用机制的不同，反而适得其反? 实验结果表明，l a 、 n b 双掺【5 5 6 6 】和y 、n b 双掺【川】晶体的闪烁性能并没有得到改善。l a 、s b 双掺晶 体可以有效地消除单掺s b 引起的4 2 0n m 吸收带，提高透过率【l 睨j ，对其进行介 电谱研究 8 4 】时发现了介电弛豫现象，分析认为l a 、s b 的双掺可能使l a 3 + 形成的 正电中心与s b 5 + 形成的负电中心相结合进而成为偶极子。a n n e n k o v 等人1 97 j 发现 m o 、l a 双掺晶体的发光比c m s 标准提高了近4 倍，只是发光衰减时间较长。 n i k l 等人【1 0 3 】发现m o 、y 双掺可以提高晶体的光产额，有效地抑制了单掺m o 时 晶体中存在的慢分量，紫外辐照下晶体的慢衰减分量也得到抑制。一定条件下的 m o 、n b 双掺晶体发光可比纯晶体提高2 0 倍以上，但是衰减慢分量依然存在【1 0 3 j 。 有关双掺的研究正成为p b w 0 4 晶体掺杂研究的热点之一。 1 4p b w 0 4 晶体的吸收中心 p b w o 。晶体中的色心分为晶体固有色心和辐照诱导色心两类，前者是在晶 体生长过程或后期热处理过程中由化学变化引入，后者则是由高能粒子或射线辐 照而感生【4 9 】。y 射线诱发的p b w 0 4 晶体辐照损伤在初始阶段可大致分为三岁4 9 1 ： ( 1 ) y 射线作用于晶体上产生电子空穴对；( 2 ) 接下来的冷却及扩散过程中电子 空穴对分离；( 3 ) e g 子和空穴作为两种类型的载流子被电子、空穴陷阱俘获，稳 定在适合的晶格位置上。电子、空穴陷阱主要产生于晶格畸变位置( 位错、畴界 面等) 和点缺陷( 空位、杂质离子) 上。事实上，电子空穴对在激发产生后， 被俘获及随后的复合过程可分为两种情况：第一种情况是陷阱中心俘获电子和空 穴后，复合速率非常快以致常规测量难以检测到这种快复合过程，这种陷阱中心 对辐照损伤的贡献并不大；第二种情况是陷阱中心俘获电子和空穴后，室温下电 子空穴的复合速率较慢，当其所允许的电子跃迁发生在紫外、可见波段时，就 形成常说的色心。对于p b w 0 4 晶体来讲，辐照引入的瞬态色心可能有：阴离子 空位( 正电中心) 、阳离子空位( 负电中心) 及其束缚空穴的中心( v 心) 、填隙 原子( h 心) 和填隙离子( i 心) 等。固有色心和辐照诱导色心的稳定性虽有差 别，但无论生成态或退火后样品中的色心吸收带还是辐照样品中的色心吸收带， 均由同类型的色心产生l z 玎，具有相同的本质。 在p b w 0 4 晶体中，通常存在3 5 0r l l n 色心吸收带、4 2 0n l l l 色心吸收带以及 1 5 h 济大学博k 学位论文第一章钨睃铅闪烁晶体的研究现状 5 0 0 - 7 0 0n m 较大范围的吸收带。p b w 0 4 晶体的透射截止波长在3 2 5n m 附近， 晶体中色心吸收带的存在会影响晶体的吸收边和光谱形状。其中，3 5 0n m 色心 吸收带因其与晶体的吸收边相近，从而影响晶体在截止波长附近的透过率以及晶 体的光产额 1 0 4 】：4 2 01 1 1 1 1 色心吸收带因其与晶体特征发光的快分量蓝发光相重叠， 同样会降低晶体的光产额，另外4 0 0