IR luminescence of ZnSe-based scintillators

Abstract

The work is aimed at the nature elucidation of IR photoluminescence (PL) bands with peaks at 1.3 and 1.6 eV (970 and 790 nm, respectively) in ZnSe and ZnSe(Te) crystals. Experimental studies of the PL of additionally purified crystals as well as calculations based on the charge carrier statistics in semiconductors with multicharge centers have shown that the IR PL is due to multicharge intrinsic point defects. The 1.3 eV IR band is attributed to intracenter transitions between excited and ground states of singly ionized selenium vacancies, which are double donors, whereas the 1.6 eV one, to radiative transitions of electrons from singly ionized Se vacancies to the acceptor level of the [ VznTese] complex.

Статья посвящена раскрытию природы полос ИК фотолюминесценции (ФЛ) 1.3 и 1.6 эВ (970 и 790 нм) кристаллов ZnSe и ZnSe(Te). На основе экспериментального исследования ФЛ дополнительно очищенных кристаллов, а также расчетов с использованием статистики носителей заряда в полупроводниках с многозарядными центрами установлено, что ИК ФЛ обусловлена многозарядными собственными точечными дефектами. ИК-полоса 1,3 эВ обусловлена внутрицентровыми переходами между возбужденным и основным состояниями однократно ионизированных вакансий Se, которые являются двузарядными донорами, а ИК-полоса 1,6 эВ — излучательными переходами электронов с однократно ионизированных вакансий селена на акцепторный уровень комплекса [VznTese].

Статтю присвячено виявленню природи смуг I4 Фотолюмінєсцєнції (ФЛ) 1,3 та 1,6 еВ (970 та 790 нм) кристалів ZnSe i ZnSe(Te). На основі експериментального дослідження ФЛ додатково очищених кристалів, а також розрахунків із застосуванням статистики носіїв заряду у напівпровідниках з багатозарядними центрами встановлено, що I4 ФЛ зумовлена багатозарядними власними точковими дефектами. ГЧ-смуга 1,3 еВ зумовлена внутрицентровими переходами між збудженим та основним станами однократно йонізованих вакансій селену, які є двозарядними донорами, а ЕЧ-смуга 1,6 еВ — випромінювальними переходами електронів з однократно йонізованих вакансій селену на акцепторний рівень комплекса [VZnTeSe].