Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1958, H. 22 - Lysmekanismen vid luminescens, av SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
När en elektron, som lyfts upp till
ledningsbandet, återgår till valensbandet fyller den ett
hål i detta. Man brukar därför säga att
processen består i en rekombination av ett hål
och en elektron. Då ett hål anses likvärdigt
med en positiv enhetsladdning, är detta
uttryckssätt i viss mån vilseledande därför att
den vid rekombinationen frigjorda energin
helt bestäms av elektronens energisprång ocli
ingenting har att göra med den
energiomvandling som sker vid en elektrons förening med
en positron.
Fotoluminescens
Kristallfosforer, som ger fotoluminescens, är
inte perfekta kristaller. I deras gitter finns
nämligen störningar, orsakade av tomma
platser eller av medvetet införda främmande
atomer, aktivatorer, vilka kan ingå antingen som
mellanrums- eller substitutionsatomer. I förra
fallet intar de platser mellan grundgittrets
atomer, medan de i senare fallet ersätter atomer i
grundgittret. Vid störningarna i kristallgittret
bildas nya, diskreta, obelagda energinivåer,
aktivatornivåer, eller smala band vilka ligger
mellan valens- och ledningsbanden (fig. 2).
Aktivatornivåerna beror på gitterfelen och
anses därför inte sträcka sig genom hela
kristallen.
Vid störningar med nivåer nära valensbandet
fordras ett relativt litet energitillskott för att
en elektron skall lyftas upp från valensbandet
till en högre obelagd energinivå. Några av
aktivatornivåerna kan därför bara genom
värme-rörelsen, t.ex. vid rumstemperatur, fyllas med
elektroner från valensbandet. Vissa
störningscentra med nivåer närmare ledningsbandet kan
också fånga in elektroner och hålla dem kvar
så att de inte direkt kan passera till en lägre
energinivå. Sådana centra kallas elektronfällor.
En aktivator, som lokalt ger fyllda nivåer
nära valensbandet t.ex. Ep i fig. 2, kan fånga
in ett hål från detta, varför störningscentra
också kan fungera som hålfällor. Processen kan
sägas bestå i en strålningslös överföring av en
elektron från nivå EF till valensbandet. Att
ingen foton utsänds beror på att energigapet
mellan aktivatornivån och valensbandet är så
litet att den avgivna energin inte räcker till
ett ljuskvantum; den uppträder då som värme.
Man kan göra fosforer av zinksulfid,
aktiverad med koppar eller mangan. Den förra är
en mellanrumsaktivator, den senare en
substi-tutionsaktivator. Energigapet mellan
valens-och ledningsbanden är vanligen ca 3,5 eV (fig.
3). Vid en lämpligt avpassad energiabsorption,
t.ex. av UV-fotoner, kan energin hos
elektroner i ZnS(Cu)-gittret ökas så att de från
valensbandet eller från fyllda aktivatorband når
upp i ledningsbandet. De hål, som härvid
uppstår i valensbandet, fylls utan strålning med
elektroner från fyllda aktivatornivåer.
De "fria" elektronerna i ledningsbandet kan
förlora energi vilket åskådliggörs som en vand-
Fig. 2. Energinivådiagrcim för en kristall
innehållande en substitutionsaktivator; El ledningsband, Ey
valensband, E p fyllt aktivatorband. Kurvorna anger
potential för delningen.
ring mot bandets nedre kant. På motsvarande
sätt kan liål i valensbandet vandra mot dettas
övre kant, vilket innebär att elektroner i det
förlorar energi. Vid dessa energiändringar
avges ingen strålning, ty energisprången är för
små härför; i stället höjs lysämnets
temperatur. Elektroner från ledningsbandet kan
emellertid också fylla hål i ett normalt
aktivatorband varvid energi avges i form av fotoner
(fig. 3 t.v.) därför att energisprången är
tillräckligt stora. Denna luminescenstyp,
förknippad med en intern jonisation av
grundmaterialet, är utmärkande för kristallfosforer med
mellanrumsaktivator.
För ZnS(Mn) ocli andra fosforer med
substitutionsaktivator är intern jonisation inte
dominerande. I stället anses luminescensen i
huvudsak bero på excitering av aktivatoratomer
varvid energin hos någon eller några av dessas
elektroner höjs över grundtillståndet. Därefter
kan övergångar från högre till lägre
närliggande exciteringsnivåer ge uppvärmning av
kristallen tills större energisprång ger synliga
fotoner (fig. 3 t.h.). I ZnS(Mn) och andra
zinksulfidfosforer kan emellertid zinken själv
verka som mellanrumsaktivator i större eller
mindre grad varför luminescens av den
tidigare nämnda typen uppstår vid sidan av den
för substitutionsaktivatorer karakteristiska.
Den beskrivna ljusemissionen, som sker inom
en tid av ca 10 ms, brukar kallas den spon-
Fig. 3. Förenklat energinivädiagram för kubisk
zinksulfid, t.v. aktiverad med 0,01 °/o koppar, t.h. med
1 °/o mangan (och zink); ECu, Ezn och EMn
aktivatorband för kopparT zink och mangan resp.; Exzn
energin hos exciterad zink jon, Ex^n energinivåer för
exciterade manganatomer.
TEKNISK TIDSKRIFT 1958 5 79
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
