新型长余辉发光材料的研究(4)
采用这种方法首先需要两个假定条件。
(1)假定弛豫到价带中的所有自由空穴，即价带中的自由空穴数极少。在激发后短时间内被空穴陷阱中心捕获，及夹带中的自由空穴数极少。
(2)余辉阶段，假定陷阱再次捕获释放的自由空穴的概率b远远小于自由电子与空穴的辐射或非辐射结合的概率r，即b<< r。
利用电中性条件，电子和空穴的衰减速率方程为:
式中 n—处于介稳态的电子数；
p—被陷阱捕获的空穴数；
pc—处于介稳态上的空穴数；
N—陷阱数；
a—被捕获的空穴热激发到导带中的概率；
b—捕获一个自由空穴到一个空的陷阱中的概率；
r—一个自由电子与一个空穴的辐射或非辐射结合的概率。
当给与足够的激发后，激发突然中止时，处于激发态上的绝大数电子由于与空穴的结合而辐射发光，或者部分以非辐射形式复合，从而在一个很短的时间内消失。但是，同时有部分空穴会弛豫到价带中，并且被空穴陷阱中心捕获。激发停止后，在热扰动作用下，被捕获的空穴慢慢释放到价带中，这些空穴将会迅结合而产生发光，或者被陷阱再次捕
(可忽略不计)。依据前面的假设，在余辉阶段，介稳态上的空学数pc很小，则有：
温度与正常的衰减曲线主要取决于热激发概率a，温度与概率a的关系为：
式中 E—将一个陷阱中的电子热激发的活化能；
k—玻耳兹曼常数；
T—热力学温度；
s—频率因子。
所以 引入升温速率:
从而推出：即 利用 对 1/ Tm作图，即可求出电子陷阱浓度
方法二:峰形拟合半宽法计算陷阱深度
将半个热释发光峰的面积等同于有同样高度、半宽度的三角形面积，这种计算陷阱深度的方法称为半宽法。
Chen等利用峰形拟合法得出了计算电子陷阱深度的经验公式：
其中 式中 Tm—最强峰对应的温度;
T1, T2—峰半高宽所对应的温度(T1<T2）。
其模型如图1.6.1所示。
图 1.6.1 半宽法计算陷阱深度模型
从而只要绘出热释发光曲线，利用以上的经验公式即可求出相应的电子陷阱深度。
热释发光曲线中每一个峰都对应一个缺陷陷阱，可以从热释发光峰数来判断材料中缺陷存在的种数，并且结合其他性能做出相应的判断。
利用热释发光曲线计算陷阱的 深度还有很多其他方法，如初始上分段加热发光法等。无论用哪种方法，都只是理论上的一种近似。如果不知道固体中电子的动力学过程，仅从热释发光曲线的实验结果来得到精确的陷阱深度是很困难的。尽管如此，热释发光法仍是一种研究材料中陷阱的有效方法，它可以直观地反映不同材料中陷阱的相对深度，并且可以用热释发光法来检验其他方法得到的实验数据。
2 实验
2.1 实验原材料和药品
本次论文实验选用药品主要是制备ZnGa2O4:Cr3+粉末，所用到的试剂的纯度与分子量可见下表2.1.1所示。
表2.1.1 实验所需的主要试剂药品
试剂序号 试剂化学组成 纯度 分子量