Книга является монографией, излагающей основные вопросы современной теории люминесценции кристаллов, созданной и разработанной главным образом советскими учёными, в том числе и автором этой книги.

Монография рассчитана на читателей, знакомых с основами теоретической физики, студентов, инженеров и научных работников.

В огромной, более чем трёхсотлетней литературе, относящейся к люминесценции кристаллов, нет ни одной теоретической монографии. Развитие квантовой механики и её приложений к проблемам твёрдого тела, а также новые представления о механизме люминесценции кристаллов, опирающиеся на работы советских учёных, делают возможной попытку восполнить этот пробел.

Настоящая монография состоит из семи глав.

I глава посвящена определению люминесценции Вавилова-Видемана и двум основным законам спектрального преобразования света, установленным С. И. Вавиловым и заменившим недостаточно общие эмпирические правила Стокса и Ломмеля. Содержание этой главы представляет собой общий теоретический фундамент современной науки: о люминесценции тел в любых агрегатных состояниях.

II глава содержит очерк исторического развития теоретических представлений о люминесценции кристаллов в связи с накоплением фактов в этой области, а также в связи с общим развитием естествознания. Цель её — дать правильную историческою перспективу для оценки современного состояния теории, границ её применимости и дальнейших, путей развития.

В III главе излагаются основы современной теории твёрдого тела и её приложения к проблемам люминесценции кристаллов. При этом я стремился в первую очередь к выяснению физической картины состояний и процессов в кристаллической решётке, остающейся обычно нераскрытой при описании явлений в полупроводниках и кристаллофосфорах на энергетическом языке зонной теории. Чтобы сделать эту главу возможно более доступной, математический аппарат теории сведён до минимума. Я счёл, однако, совершенно необходимым, не ограничиваясь изложением зонной теории, дать сначала строгую и общую постановку задачи и показать, на каких упрощениях и пренебрежениях строится зонная теория, широко используемая сейчас в физике твёрдого тела, в частности — в люминесцентной и полупроводниковой проблематике. Это позволяет с самого начала определить границы применимости зонной теории и избежать в дальнейшем как часто встречающегося распространения этой теории на задачи, выходящие за рамки её возможностей, так и возникшего за последние годы необоснованного недоверия к зонной теории даже в тех вопросах, где она целиком приложима.

В IV—VII главах собраны работы автора, опубликованные в 1946 —1950 гг. в журнальной литературе.

Глава IV пссвящена проблеме теоретического закона затухания кристаллофосфсров. Дано обоснование приложимости метода квазистационарных концентраций к электронным явлениям, протекающим в неидеальных кристаллах после прекращения возбуждения, и проведено рассмотрение с помощью этого метода кинетики послесвечения кристаллофосфоров. Полученные результаты в равной степени относятся к затуханию фотопроводимости в полупроводниках после прекращения освещения. В этой же главе дана критика «метастабильной теории», кристаллофосфоров Рэндалла, Уилкинса и Гарлика и некоторых других теоретических работ.

В V главе проведено рассмотрение кинетики стационарного свечения кристаллофосфоров, позволившее предложить новый метод экспериментального определения механизма поглощения света в кристаллах.

В VI главе показана ошибочность теории «множественных соударений» Мёглиха и Ромпе, часто с недостаточной критичностью цитируемой в современной литературе. Теория эта представляет собой попытку разрешения в рамках зонной теории проблемы взаимодействия электрона с решёткой и размена электронной энергии на фононы. Показана недостаточность зонной теории для рассмотрения безизлучательных электронных переходов и дано решение этой задачи с помощью модельного представления дефекта структуры, позволяющего провести расчёт в адиабатическом приближении, а также учесть внешнюю и внутреннюю неадиабатичность системы.

В последней VII главе проводится анализ экспериментальных фактов, приводящий к выводу о необходимости разделения люминесцентных процессов на полупроводниковые и оптические. Только первые входят в компетенцию зонной теории, которую следует дополнить учётом теплового барьера на уровнях возбуждения. Эти теоретические представления привели к предсказанию, а затем — к экспериментальному обнаружению нового явления в люминесценции кристаллов, названного холодной вспышкой.

На протяжении всей книги проводится сопоставление теоретических выводов с экспериментальными фактами.

Я надеюсь, что эта книга будет полезной не только для физиков, но и для всего коллектива советских учёных и инженеров, занимающихся изготовлением, изучением и практическими применениями люминофоров, а также многочисленными приложениями полупроводников.

Всеми результатами, составляющими содержание настоящей монографии, я обязан тому, что моя работа протекала в лаборатории люминесценции Физического института им. П. Н. Лебедева Академии Наук СССР, труды которой заложили основы современной науки о люминесценции кристаллов и сыграли решающую роль в её развитии. Приношу глубокую благодарность руководителю лаборатории академику С. И. Вавилову, члену-корреспонденту АН УССР Д. И. Блохинцеву и всем сотрудникам лаборатории, в тесном научном контакте с которыми и при повседневной товарищеской критике была написана эта книга.

ОТ АВТОРА
Э. Адирович
Физический институт
им. П. Н. Лебедева
Академии Наук СССР
Москва, 9 ноября 1950 г.

Книги на ту же тему

1. Введение в кинетику люминесценции кристаллофосфоров, Фок М. В., 1964
2. Люминесценция кристаллов, Кюри Д., 1961
3. Излучательная рекомбинация в полупроводниках: Сборник статей, Покровский Я. Е., ред., 1972
4. Оптические свойства полупроводников в видимой и ультрафиолетовой областях спектра, Тауц Я., 1967
5. Оптические процессы в полупроводниках, Панков Ж., 1973
6. Пространственная симметрия и оптические свойства твёрдых тел (комплект из 2 книг), Бирман Д., 1978
7. Лекции по физике твёрдого тела: Принципы строения, реальная структура, фазовые превращения, Жданов Г. С., Хунджуа А. Г., 1988
8. Квантовая теория твёрдых тел, Пайерлс Р., 1956
9. Физика фононов, Рейсленд Д., 1975
10. Электроны и фононы в металлах: Учебное пособие. — 2-е изд., перераб. и доп., Брандт Н. Б., Чудинов С. М., 1990
11. Квантовая теория явлений электронного переноса в кристаллических полупроводниках, Зырянов П. С., Клингер М. И., 1976
12. Статистическое взаимодействие электронов и дефектов в полупроводниках, Винецкий В. Л., Холодарь Г. А., 1969
13. Распад электронных возбуждений с образованием дефектов в твёрдых телах, Лущик Ч. Б., Лущик А. Ч., 1989
14. Экситонные процессы в слоистых кристаллах, Бродин М. С., Блонский И. В., 1986
15. Флуктуационные явления в полупроводниках, Ван-дер-Зил А., 1961
16. Бактериальная биолюминесценция: фундаментальные и прикладные аспекты, Дерябин Д. Г., 2009