УДК: 666.3, 536.413, 539.26

Структурные, оптические и сцинтилляционные характеристики ZnO-керамик

Горохова Е.И., Родный П.А., Черненко К.А., Ананьева Г.В., Еронько С.Б., Орещенко Е.А., Ходюк И.В., Локшин Е.П., Куншина Г.Б., Громов О.Г., Лотт К.

Полный текст «Оптического журнала»

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Горохова Е.И., Родный П.А., Черненко К.А., Ананьева Г.В., Еронько С.Б., Орещенко Е.А., Ходюк И.В., Локшин Е.П., Куншина Г.Б., Громов О.Г., Лотт К.П. Структурные, оптические и сцинтилляционные характеристики ZnO-керамик // Оптический журнал. 2011. Т. 78. № 11. С. 85–95.

Gorokhova E.I., Rodnyi P.A., Chernenko K.A., Ananieva G.V., Eronko S.B., Oreshchenko E.A., Khodyuk I.V., Lokshin E.P., Kunshina G.B., Gromov O.G., Lott K.P. Structural, optical, and scintillation characteristics of ZnO ceramics [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2011. V. 78. № 11. P. 85–95.

Ссылка на англоязычную версию:

E. I. Gorokhova, P. A. Rodnyi, E. P. Lokshin, K. P. Lott, G. B. Kunshina, K. A. Chernenko, G. V. Ananieva, S. B. Eron’ko, I. V. Khodyuk, O. G. Gromov, and E. A. Oreschenko, "Structural, optical, and scintillation characteristics of ZnO ceramics," Journal of Optical Technology. 78(11), 753-760 (2011). https://doi.org/10.1364/JOT.78.000753

Аннотация:

Проведены комплексные исследования взаимосвязи свойств исходных порошков и характеристик сцинтилляционных оптических ZnO-керамик, получаемых по методу одноосного горячего прессования. Выявлена зависимость параметров решетки, текстуры и прозрачности керамических образцов от типа порошка. Исследовано влияние свойств порошков и условий отжига керамик на их спектры излучения. Интенсивность рентгенолюминесценции сцинтилляционных оптических ZnO-керамик с максимумом длины волны излучения 517 нм составляет порядка 50% от таковой для CsI:Tl и сопоставима с GOS:Pr,Ce-керамикой при среднем времени высвечивания 1,0–1,6 мкс. Коэффициент полного пропускания керамических образцов толщиной 1,0 мм составляет порядка 45% на длине волны 517 нм.

Ключевые слова:

окись цинка, одноосное горячее прессование, сцинтилляционная оптическая керамика

Коды OCIS: 160.2540, 160.4760

Список источников:

1. Look David C. Progress in ZnO Materials and Devices. Journal of Electronic Materials. 2006. V. 35. № 6. P. 1295–1305.
2. Lin Wang Z. Nanostructures of zinc oxide. Review Feature. Materials today. June 2004. P. 26–33.
3. Orgur U., Alivov Ya.I., Liu C., Teke A., Reshnikov M.A., Dogan S., Avrutin V., Cho S.-J., Morkoc H. A comprehensive review of ZnO materials and devices // J. Appl. Physics. 2005. V. 98. P. 041301–103.
4. Klingshirn C., Fallert J., Zhou H., Sartor J., Thiele C., Maier-Flaig F., Schneider D., Ralt H. 65-years of ZnO research-old and very recent results // Phys. Status Solidi. 2010. B. 247. № 6. P. 1424–1447.
5. Callahan M.J., Chen Q.-S. Hydrothermal and Ammonothermal Growth of ZnO and GaN. Springer Handbook of Crystal Growth. 2010. Part C/19. P. 655–689.
6. Xin-Hua L., Jia-Yue X., Min J., Xui S., Xiao-Min L. Electrical and Optical Properties of Bulk ZnO Single Cristal Grown by Flux Bridgman Method. Chin. Phys. Lett. 2006. V. 23. № 12. Р. 3356–3358.
7. Neal J.S., Giles N.C., Xiaocheng Yang, Wall R.A., Ucer K.B., Williams R.T., Wisniewski D.v., Boatner L.A., Rengarajan V., Nause J., Nemeth B. Evaluation of Melt-Grown, ZnO Single Crystals for Use as Alpha-Particle Detectors. IEEE Transactions on Nuclear Science. 2008. V. 55. № 3. P. 1397–1403.
8. Grigorjeva L., Millers D., Grabis J., Monty C., Kalinko A., Smits K., Pankratov V., Lojkowski W. Luminescence properties of ZnO nanocrystals and ceramics. IEEE Transaction on Nuclear Science. 2008. V. 55. № 3. P. 1551–1555.
9. Neal J.S., DeVito D.M., Armstrong B.L., Hong M., Kesanli B.X., Yang J.Y., Gils N.C., Howe J.Y., Ramey J.O., Wisniewski D.J., Wisnieska M., Munir Z.A., Boatner L.A. Investigation of ZnO-based Polycrystalline Ceramic Scintillators for Use as α-Particle Detectors // IEEE Transactions on Nuclear Science. 2009. V. 56. № 3. P. 892–898.
10. Demidenko V.A., Gorokhova E.I., Khodyuk I.V., Khristich O.A., Mikhrin S.B., Rodnyi P.A. Scintillation properties of ceramics based on zink oxide // Radiation Measur. 2007. V. 42. P. 549–552.
11. Горохова Е.И., Родный П.А., Ходюк И.В., Ананьева Г.В., Демиденко В.А., Bourret-Courchesne E.D. Оптические, люминесцентные и сцинтилляционные свойства ZnO и ZnO:Ga керамик // Оптический журнал. 2008. Т. 75. № 11. С. 66–72.
12. Громов О.Г., Усманов Р.М., Куншина Г.Б., Локшин Э.П. Получение наноразмерных порошков оксида цинка // Известия вузов. Физика. 2010. № 3/2. С. 67–70.
13. I.C.P.D.S - International Center for Diffraction Data. USA. 1989.
14. Rodnyi P.A., Mikhrin S.B., Mishin A.N., Sidorenko A.V. Small-size pulsed X-ray source for measurements of scintillator decay time constants // IEEE Transactions Nuclear Science. 2001. V. 48. P. 2340–2343.
15. Kucheyev S.O., Williams J.S., Jagadish C., Zou J., Evans C., Nelson A.J., Hamza A.V. Ion-beam-produced structural defects in ZnO // Phys. Rev. B. 2003. V. 67. P. 094115/1-11.
16. Meyer B.K., Alves H., Hofmann D.M., Kriegseis W., Forster D., Bertram F., Christen J., Hofmann A., Straβburg M., Dworzak M., Haboeck U., Rodina A.V. Bound exciton and donor-acceptor pair recombinations in ZnO // Phys. Status Solidi. B. 2004. V. 241. P. 231–260.
17. Berseth T.Moe, Swensson B.G., Kuznetsov A.Yu, Klason P., Zhao O.X., Willander M. Identification of oxygen and zinc vacancy optical signals in ZnO // Appl. Phys. Letters. 2006. V. 89. P. 262112-1–262112-3.
18. Lin B., Fu Z., Jia Y. Green luminescent center in undoped zinc oxide films deposited on silicon substrates // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 79. P. 943–946.

19. Hur T.-B., Yoo D.-H., Jeen G.S., Hwang Y.-H., Kim H.-K. The effect of Thermal Annealing of ZnO ceramics // Journal of the Korean Phisical Society. 2003. V. 42. P. S1283–S1286.
20. Tam K.H., Cheung C.K., Leung Y.H., Djurišić A.B., Ling C.C., Beling C.D., Fung S., Kwok W.M., Chan W.K., Phillips D.L., Ding L., Ge W.K. Defects in ZnO Nanorods Prepared by a Hydrothermal Method // J. Phys. Chem. B. 2006. 110 (42). P. 20865–20871.
21. Bourret-Courchesne E.D., Derenso S.E., Weber M.J. Semiconductor scintillators ZnO and PbI2: co-doping studies // Nucl. Instr. and Meth. in Physics Research. A. 2007. V. 579. P. 1–5.
22. Горохова Е.И., Демиденко В.А., Еронько С.Б., Михрин С.Б., Родный П.А., Христич О.А. Спектрально-кинетические характеристики Gd2O2S:Pr,Ce-керамик // Оптический журнал. 2006. Т. 73. № 2. С. 71–79.
23. Родный П.А., Ходюк И.В., Горохова Е.И. Интегральный, абсолютный и относительный световыход керамик на основе ZnO // Письма в ЖТФ. 2010. Т. 36. В. 15. С. 62–68.