Emission de bandes larges dans ZnSe : cathodoluminescence, thermoluminescence, transitions dues aux centres profonds

HAL Id: jpa-00209033

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Submitted on 1 Jan 1981

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Emission de bandes larges dans ZnSe :

cathodoluminescence, thermoluminescence, transitions dues aux centres profonds

G. Hitier, D. Curie, R. Visocekas

To cite this version:

G. Hitier, D. Curie, R. Visocekas. Emission de bandes larges dans ZnSe : cathodoluminescence, thermoluminescence, transitions dues aux centres profonds. Journal de Physique, 1981, 42 (3), pp.479- 491. �10.1051/jphys:01981004203047900�. �jpa-00209033�

Emission de bandes larges dans ZnSe :

cathodoluminescence, thermoluminescence,

transitions dues

aux centres

profonds

G. Hitier, ^{D. Curie}

Laboratoire de luminescence 1

et R. Visocekas

Laboratoire de luminescence II

Université Pierre-et-Marie-Curie, ^Paris VI, 4, place Jussieu, 75230 Paris Cedex 05, France (Reçu ^{le 18} juin 1980, révisé les 26 septembre ^{et 3} novembre, accepté le 13 novembre 1980)

Résumé. ²⁰¹⁴ Dans cet article nous étudions le comportement thermique des émissions de bandes larges ^{sur des}

cristaux de ZnSe cubique dopés ^et self-activés. La bande rouge du cuivre (1,96 eV) s’élargit principalement ^{du côté}

des basses énergies quand ^la température ^{croît et la bande verte} (2,33 eV) disparaît ^aux environs de la température

ordinaire. Nous obtenons les énergies d’activation thermique. ^Nous étudions aussi les profondeurs ^des pièges par différentes techniques ^de thermoluminescence ainsi que les cinétiques ^de recombinaison. Des valeurs très faibles

~ 104 s-1 du facteur de fréquence ^sont trouvées pour les pièges peu profonds, ^alors qu’elles ^sont normales pour les pièges profonds. ^Un phénomène ^de recapture ^est décrit. Il n’est pas possible ^de déterminer exactement les pro- fondeurs des niveaux émetteurs, ^{mais on} peut fixer leur profondeur ^{dans un} intervalle d’énergie.

Abstract. ²⁰¹⁴ In this paper ^we study the thermal behaviour of the broad band emissions from impurity-doped ^and

self-activated ZnSe cubic crystals. The copper red band (1.96 eV) is broadened chiefly ^on the low energy side when the temperature is increased while the green band (2.33 eV) ^{vanishes near room} temperature. Activation energies

for thermal quenching ^are derived. We also study trap depths ^and recombination kinetics by various thermolu- minescence techniques. Very low values ~ 104 s-1 of the frequency factor ^are found for shallow traps although

move typical ^{values are obtained for the} deepest traps. Retrapping phenomena ^are described. It was not possible ^to

determine exact values for the trap depths ^{of the} emitting levels, although energy intervals in which these depths

lie are given.

Classification

Physics ^Abstracts

78.60

1. Introduction. ^- La thermoluminescence a été

depuis longtemps

^un

procédé

très usité _pour déter- miner les

paramètres

caractérisant les niveaux pro- fonds dans les semi-conducteurs. Dans ces expériences,

une

occupation

initiale des

pièges

^est réalisée dans l’obscurité à basse

température

par ^une excitation extérieure (UV ^ou électrons). Puis,

lorsque

^les recom- ; binaisons radiatives de ^courte durée de vie, ^{à cette}

température,

^{se sont faites, on}

procède

^{à un réchauffe-}

ment du cristal suivant une loi de chauffe

prédéter-

minée,

généralement

^{linéaire en} fonction du temps.

Cette action se traduit _par

l’apparition,

^{à des}

tempé-

ratures

caractéristiques,

^d’un rayonnement ^lumineux traduisant d’une part l’existence de

pièges qui

^{se vident}

sous l’action stimulante de la

température

^{et d’autre} part l’existence de centres de recombinaison

qui

- deviennent actifs

lorsque

^les

pièges

^{se vident. La}

variation de l’intensité lumineuse ^en fonction de la

température

^{est alors utilisée} pour déterminer la valeur

approchée

^de

l’énergie

d’activation

thermique appelée

^aussi

prof ondeur

^des pièges situés dans la bande interdite.

Un

grand

nombre de méthodes ont été utilisées pour aboutir à ces

énergies

d’activation. On peut ^en

trouver un résumé dans l’article de P. Kivits

[1]

^{et la}

thèse de Visocekas

[2].

^Elles peuvent ^{se diviser en} 3 groupes : celles utilisant des vitesses de chauffe

différentes, celles utilisant la forme

générale

^des

pics

de thermoluminescence et enfin celles utilisant la méthode dite de montée initiale. Ces différentes méthodes conduisent à des valeurs de

profondeur

^de

pièges qui

^{ne sont} pas

toujours identiques

^mais

combinées à d’autres ^mesures elles peuvent permettre

une identification des

pièges

^{et des centres de recom-}

binaison. Nous avons

appliqué

^cette

technique

^à

l’étude du ZnSe.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01981004203047900

Tableau I. ^-

Principales

^{émissions de bandes}

larges

^{observées sur des cristaux de ZnSe.}

[Main broad band emissions of ZnSe

crystals.]

Rappelons

^{tout d’abord} que la luminescence du ZnSe peut ^se caractériser _par 3 types d’émissions : Les émissions

excitoniques

^se

produisant

^{à des}

énergies

voisines de 2,8 ^{eV donc du}

Gap

(2,820 ^{eV à 4} K)

[3-6],

les émissions à bande étroite se

produisant

^{à des}

énergies légèrement

inférieures au

Gap,

^soit

comprises

entre 2,6 ^et 2,75 ^{eV : il}

s’agit

soit de transitions de

paires donneur-accepteur

^associés

(DAP)

^{soit de}

transitions bande de conduction à niveau accepteur

peu

profond (BC-A) [2-7] ;

^{enfin les émissions de bande}

large

faisant intervenir des centres de recombinaison

plus profonds

^{que les}

précédents

^{tels le} cuivre,

l’argent

ou l’or. Nous résumons dans le tableau 1 un certain nombre d’observations effectuées, par divers auteurs,

sur les émissions de bande

large

^{du ZnSe. Il ressort}

de ce tableau _que

l’impureté

Ag ^serait

responsable

^des

bandes situées aux environs de 4 750 Á et 5 590

Á,

le cuivre des bandes situées aux environs de 5 300 A

et 6 300 A et l’or émettrait aux environs de 6 970

A ;

la transition 4G-6S du

manganèse

serait située aux

environs de 5 850 A et les émissions self-activées aux

environs de 6 100 À.

Ces différentes émissions sont caractérisées _par des durées de vie différentes, de l’ordre de la nanoseconde pour les émissions

excitoniques,

^de l’ordre de

quelques

microsecondes _pour les émissions DAP et pouvant atteindre ^une heure environ _pour les émissions ^mettant

en

jeu

^{des niveaux}

plus profonds.

^D’autre part, ^à

l’exception

^{de l’exciton} libre, elles font toutes inter- venir des niveaux localisés dans la bande interdite

qui

^{devraient se traduire,}

lorsque

les émissions de fluorescence ont

disparu,

par des

pièges

^{et donc des}

émissions de thermoluminescence.

Au cours de ce travail,

après

^avoir étudié la cathodo- luminescence d’un certain nombre de cristaux de provenance différente, nous en avons fait la thermo- luminescence et cherché à trouver des relations entre ces différentes émissions.

2. Technique expérimentale. ^{- Les} échantillons étudiés nous ont été fournis soit _par

l’Aerospace

Research

Laboratory

(ARL), ^soit par le centre Natio- nal d’Etude des Télécommunications

(CNET) (pré- paration

^en

phase vapeur),

^soit par la Matsuchita Electric

Industry (préparation

^{sous haute}

pression).

L’étude conduite par ^nos soins de la diffraction

électronique

^{ou des}

diagrammes

^{de RX a mis en}

évidence la

prédominance

^{de la structure} cristalline

cubique

^de

paramètre a

^{= 5,668 Á. Nous n’avons} pas observé de fautes

d’empilement

^{ni de structure}

hexagonale.

Nous

présentons

^{ici des résultats}

expérimentaux

sur la cathodoluminescence et sur l’émission de thermoluminescence obtenue

après

excitation catho-

dique.

2.1 LA CATHODOLUMINESCENCE. ^- Deux types ^de montages ^{ont été utilisés. Le}

premier

^{décrit en}

[26]

envoie sur l’échantillon un faisceau

électronique pulsé

de

1/10

^{de mm} de diamètre sous des tensions de 5 à 20 kV

(habituellement

²⁰ kV) ^{et une} intensité de 10 à 100 yA permettant de fortes densités d’excitation.

Les échantillons sont collés sur la _queue d’un cryostat permettant ^des

points

^{fixes en}

température

^aux

environs de l’azote

liquide

^et de 15 K. L’émission lumineuse est

analysée

^{par un}

spectrographe

^{à réseau}

de type ^{SMR 50 de}

Physique

^et Industrie,

puis

^reçue

sur un PM 56 AVP de la

Radiotechnique

^{et visualisée}

sur un

oscilloscope.

Le deuxième montage ^conçu par J. Benoit et R. Patard au laboratoire de luminescence II a été

principalement

^{construit pour}

apprécier

^{les faibles}

luminescences. Le faisceau

électronique envoyé

^sur

l’échantillon ^a les

caractéristiques

suivantes : 1 mm

de

large,

^{15 mm de haut; 1 à}

10 gA

d’intensité;

8 à 40 kV de tension d’accélération des électrons

(habituellement ²⁰ kV). ^Le bombardement est continu

ou

pulsé (pour,

^{comme dans le cas}

précédent,

^éviter

les échauffements ou tout au moins les

réduire).

^Les

échantillons sont collés sur une

platine porte-objet qui

permet d’obtenir des

températures comprises

^entre

77 et 700 K. L’émission lumineuse est

analysée

par

un monochromateur à réseau

holographique (dis- persion

²⁰

Â/min, pouvoir

de résolution

1600)

^avec

ouverture à

f/5,6.

2.2 THERMOLUMINESCENCE. ^- Cet

appareil

^décrit

de façon ^{détaillée en}

[2]

par ^{son auteur}

comprend

une

platine porte-objet

^{autour de}

laquelle

^{vont se}

greffer

^{la source} d’excitation

cathodique

^{et les}

dispo-

sitifs de détection de l’émission lumineuse.

a) ^La

platine porte-objet :

C’est un bloc de cuivre

plat

^dans

lequel

peut circuler,

à travers un

serpentin,

de l’azote

liquide

^sous

pression (de

^{0 à 100}

g/cm2

^{au-dessus de la}

pression

^atmo-

sphérique).

^Le

chauffage

^{est obtenu} par ^un filament chauffant isolé de type thermocoax en nickel chromé.

La

température

^est mesurée par ^un

thermocouple

fer-constantan. L’ensemble est

placé

^{dans une enceinte}

à vide entièrement _opaque au rayonnement ^extérieur.

Les

régulations

^en

température

de même que les croissances linéaires de

température

^{sont obtenues}

au moyen d’un asservissement

électronique

^{et ont}

donné d’excellents résultats quant ^{à leur stabilité}

au cours du temps.

b) ^{La source} d’excitation

cathodique :

Pour exciter les échantillons un

dispositif

^{à effet de}

pointe

^a été utilisé. La

pointe

distante de quelque 1/10 ^{de mm de la masse}

métallique

^est

portée

^{à la}

haute tension

(ici

^{16 à 20}

kV),

^une

décharge

^se

produit

alors et le faisceau

électronique,

d’intensité voisine de 600 gA, ^{vient irradier} le cristal collé sur la

platine

à

quelques

centimètres de la

pointe.

^{La durée du}

bombardement a

généralement

été voisine de 30 s

de façon ^{à saturer la}

plupart

^des

pièges.

482

c) ^Les

dispositif s

de détection :

Un

dispositif optique

^de collection du flux lumineux émis _par le cristal permet d’envoyer ^{un faisceau} parallèle ^{sur la}

photocathode

^{GaAs d’un PM de} type RCA C 31034 dont la

réponse spectrale

^est

plate

^de

l’UV jusqu’à

^{890 nm.}

L’analyse spectrale,

compte ^{tenu de la faible intensité} lumineuse, ^{se fait au} moyen de filtres colorés ou inter- férentiels

placés

^{sur un} carrousel défilant devant le PM.

Le

signal électrique

^{issu du} PM,

après

^{avoir été}

amplifié,

^est envoyé ^{sur deux}

enregistreurs

^{l’un donnant}

I en fonction du temps ^et l’autre donnant I en fonction de la

température.

3. Résultats

expérimentaux.

^{- 3.1 LES ÉMISSIONS}

SPECTRALES. ^- Nous avons

représenté

^{sur les}

figures

¹

et 2 les

répartitions spectrales

^des intensités lumineuses

produites

par les divers cristaux de ZnSe soumis à un

bombardement

cathodique pulsé

^{pour des}

tempé-

ratures

comprises

^{entre 77 et 500 K. Les} caractéris-

tiques

^du bombardement étaient les suivantes : tension d’accélération 20 kV,

fréquence

^{70 Hz,} largeur

des impulsions ¹⁰ J.1s, débit 1 J.1A.

Fig. ^{1. -} Cathodoluminescence de ZnSe cubique (cristal J) pour des températures ^{variant entre 77 et} 400 K. L’émission _rouge a

été normalisée à chaque température.

(Cathodoluminescence spectra of cubic ZnSe (crystal J) ^{at several} temperatures ^between 77 and 400 K. Red emission is normalized to the same value at each temperature.]

Comme nous pouvons ^nous rendre compte ^{sur la}

figure

^{1, vers 77} K, l’émission du ZnSe

cubique préparé

^{sous haute} pression

(cristal

J) ^{est constituée}

par deux bandes

larges

^situées

respectivement

^à 1,96

et 2,33 ^{eV et} par deux bandes

plus

étroites situées l’une à 2,696 ^{eV et l’autre}

proche

^du

Gap

^à 2,783 ^eV.

Les deux

premières

^{bandes seraient} dues à du cuivre

[8, 14-17] ;

la troisième à la transition

(BC-A)

^{de la}

bande de conduction ^vers le niveau accepteur ^lithium

Fig. ^{2. -} Cathodoluminescence de ZnSe cubique (cristal GHR)

pour des températures comprises ^{entre 77 et} 500 K. L’émission rouge ^a été normalisée à chaque température.

[Cathodoluminescence ^spectra of cubic ZnSe (crystal GHR) ^at

several temperatures between 77 and 500 K. Red emission is nor-

malized to the same value at each temperature.]

et la dernière est une bande

plus complexe qui

^sera

analysée plus

^loin.

Enfin l’échantillon

préparé

^en

phase

vapeur par

l’Aerospace

^Research

Laboratory (cristal

GHR), ^dont

le spectre ^est

représenté figure

^{2, donne une émission}

nettement

plus complexe

permettant d’observer les deux bandes

caractéristiques

^{du cuivre, l’émission}

SA [13, 14], l’émission

correspondant

^à

l’Ag [8, 12]

et à

plus

^haute

énergie

la transition BC-A

(où

^{A est le}

sodium);

^{on retrouve} l’émission

proche

^du

Gap

cette fois à 2,79 ^eV.

3.2 EVOLUTION DES ÉMISSIONS EN FONCTION DE LA

TEMPÉRATURE. ^- 3.2. 1 Cristal J. ^- a) ^Emission

rouge :

En étudiant les spectres d’émission à

partir

^des

énergies

^les

plus

faibles, ^nous remarquons ^tout d’abord que le maximum de la bande située à 1,96 ^{eV à 77 K}

se

déplace

^{vers les basses}

énergies lorsque

^la

tempé-

rature croît. Ce

déplacement

^vers les basses

énergies s’accompagne

^d’un

élargissement

de la bande. Cet

élargissement

^{est bien}

représenté

par

l’expression [27]

où

11w A

^est

l’énergie

^du quantum vibrationnel et

SA

^{est la constante de}

Huang

^et

Rhys

pour

l’énergie hWA-

On trouve que les valeurs de

nwA

^sont voisines de 13 meV

(qui

^{est le}

phonon LA)

^et que la constante

SA

est voisine de 0,4.

Le

profil

^{de cette bande est}

gaussien

^et la variation de l’intensité

intégrée

^est

représentée figure

^{3 en}

fonction de

100/T.

^{Elle commence} par décroître

légèrement jusqu’aux

environs de 150 K,

puis

^croît

jusqu’à

^la

température

^{ordinaire et} enfin décroît

exponentiellement.

^On remarque enfin _que dans un

grand

domaine de

température,

^la

partie

^haute

énergie

de cette bande ne se

déplace

presque pas ^et que

l’élargissement

^se

produit

^surtout du côté des basses

énergies.

^{Ce résultat est lié au}

déplacement

^{du maxi-}

mum d’émission

signalé

^ci-dessus

lorsque

^la

tempé-

rature croît. Par ailleurs la bande

s’élargit :

^{donc du}

côté des hautes

énergies

les deux effets tendent à se

compenser tandis

qu’ils s’ajoutent

du côté des basses

énergies.

Fig. ^{3. -} Variation de l’intensité intégrée des émissions _rouges, vertes, BC-A, Na, ^et bord de bande du ZnSe.

[Integrated intensity ^of red, green, BC-A, ^{Na and band} edge ^emis-

sions versus 1001T.]

b)

^{Emission verte :}

La bande _rouge, observable à toutes les tempéra-

tures

comprises

^{entre 77 et 500} K,

s’accompagne

^lors-

que la température ^est inférieure à 300 K d’une nou-

velle bande de plus ^courte longueur d’onde d’une ma-

nière

analogue

^aux émissions similaires du ZnS (Cu) [16]. ^{Cette dernière}

pratiquement

pas observable à la

température

ordinaire croît de façon

exponentielle jusqu’aux

environs de 100 K pour atteindre alors

un

palier.

^{A la}

température

^{de 77} K, ^sa

largeur

^à

1/2

^{hauteur est}

comparable

à celle de la bande de

grande

longueur

d’onde, ^{et son}

profil

^est

gaussien

à toutes

températures.

c) ^Autres émissions :

La troisième bande observée à 77 K à 2,696 ^eV

est due comme nous l’avons écrit dans un article

précédent [28]

à la transition BC-A. En effet, pour le cristal étudié ici,

l’accepteur

^{est le lithium}

d’énergie

d’ionisation EA ^{= 114 meV}

(les

transitions de

paires donneur-accepteur

^associés

(DAP)

^ont

pratiquement disparu

^{à cette}

température

^{de 77}

K).

^On observe ici que la baisse de l’intensité

intégrée

de la bande est très

importante

^{dès la}

température

^{de 77 K : l’inten-}

sité étant

pratiquement

^{nulle aux} environs de 250 K.

La pente ^{de la}

partie

^haute

température

^nous permet d’obtenir une

énergie

d’activation de 120 ± ^{20 meV.}

Enfin la raie la

plus

^{intense du} spectre ^{est celle}

proche

^du Gap, ^{observée sur ce} cristal à 2,783 ^eV

pour ^une

température

^{de 77 K.}

L’interprétation

^{de cette raie est} difficile, ^{car la}

position

^en

énergie

^{de son} maximum d’émission

dépend

fortement de la densité d’excitation [29, 30]

(Fig. 4)

^et, à densité d’excitation constante, ^{de la}

température.

Cette variation est de 5,5 ^x 10-4

eV/K,

c’est-à-dire de l’ordre de

grandeur

^du

Gap

pour les

températures supérieures

à 100 K. Mais elle semble s’effectuer d’une manière

beaucoup plus

^{linéaire en}

fonction de T, ^{de sorte}

qu’au-dessus

^{de la}

température

ordinaire, ^la

position

^du

pic

^semble passer au-dessus de

l’énergie

^admise pour le

Gap.

Fig. ^{4. -} Cathodoluminescence de ZnSe cubique ^{à 77 K} pour des densités d’excitation variables.

[Cathodoluminescence spectra of cubic ZnSe at 77 K for various excitation strengths.]

Certains auteurs

[31-33]

^ont

proposé

^{pour inter-}

préter

^{cette émission une}

superposition

^de

plusieurs

transitions à

température

relativement basse 100- 150 K. Il

s’agirait

de recombinaisons d’excitons dues

aux collisions excitons-excitons, excitons-trous et excitons-électrons. Nous sommes d’accord avec cette

interprétation

^pour les basses

températures,

^{mais à}

température plus

élevée, ^il

s’agirait

^{selon nous surtout}

484

d’une transition bande à bande faisant intervenir les densités d’état au voisinage du bord de bande

(queue

^de

bande), lesquelles

^varient fortement d’un échantillon ^{à l’autre.}

La structure observée du côté des hautes

énergies

à des

températures

voisines de l’azote

liquide s’explique

très bien _{par la}

réabsorption

de la lumière émise _par le cristal. En effet, du fait de la

profondeur

^de

péné-.

tration du faisceau

électronique

^à l’intérieur du cristal

(2 ^{à 3} gm), l’excitation ^se

produit

^{au sein de celui-ci}

et l’émission

excitonique,

compte-tenu ^{de la forte}

absorption excitonique

^est

partiellement

^réabsorbée

(cf. Fig. 4 et

^Réf.

[34]).

3. 2. 2 Cristal GHR. -

a)

^Emissions rouge ^{et verte :} La

figure

²

représente

^{pour des} conditions d’excita- tion similaires l’évolution

spectrale,

^{en fonction de la}

température

^de l’émission lumineuse du cristal de ZnSe

(GHR).

^{Nous avons}

décomposé

^{alors nos} spectres ^en soustrayant ^de l’émission

globale

^{la bande}

d’émission de

grande longueur

^d’onde

(émission

rouge à 1,96 eV)

(Fig. 5).

^{Ceci a mis alors en évidence en}

plus

de la bande ^« CuV » 2 autres bandes _que nous inter-

prétons

^comme l’émission self-activée

(SA)

^{et l’émission}

due à

l’argent

par

comparaison

^{avec de telles émissions}

observées _par ailleurs

[8-12]

^{et à la}

présence

^{de traces}

d’argent

^obtenues

après l’analyse

^par activation de

ces cristaux.

Fig. ^{5. -} Répartition spectrale ^des émissions de ZnSe cubique après

soustraction de l’émission rouge à différentes températures ^sous excitation cathodique.

[Cathodoluminescence spectra of cubic ZnSe ^at different tempe-

ratures with the red emission subtracted.]

b)

Autres émissions :

A

plus

^haute

énergie,

^{nous avons,} de même que pour le cristal J, l’émission BC-A à 2,683 eV, mais, ici,

le niveau accepteur

correspondrait,

^{comme nous}

l’avons vu en

[29],

^{au sodium}

d’énergie

d’ionisation

EA

⁼ 126 meV. Son maximum d’émission ^se

déplace

vers les basses

énergies

^et l’intensité

intégrée

^{de la}

bande décroît ^avec

l’augmentation

^{de la}

température.

Cette décroissance se fait avec une

énergie

d’activation d’environ 120 + ^{20 meV} comme nous le déduisons de la

figure

^3.

3.2. 3 Emissions 1R. ^-

Signalons

pour terminer l’existence d’émissions IR

qui

^sont

particulièrement

visibles sur les cristaux du type ^{GHR. Nous avons} ainsi décelé des émissions

d’énergie

inférieure à 1,65 ^eV.

Compte-tenu

^{de la}

réponse spectrale

^de l’ensemble de détection, le maximum d’une des bandes est situé

aux environs de 1,46 ^{eV à la}

température

^{de l’azote}

liquide.

^Sur d’autres cristaux cette bande est suivie d’une autre bande

d’énergie plus

^faible

qui

^{vient se}

mélanger

^{à la}

première.

^{A la}

température

ordinaire,

ces différentes bandes sont éteintes et suivent donc le comportement ^{de la bande verte} du cuivre. Ces diffé-

rentes bandes sont à

rapprocher

des émissions obser- vées _par

Bryant

^et

Manning [14] qui

les attribuent à des

déplacements

^{d’atomes de Se et non à} des transitions internes faisant intervenir les niveaux 3d du Cu+ + ;

ces dernières sembleraient

plutôt

avoir lieu aux

environs de 1 eV

[13].

^{Le fait} que ^cette émission vers

1,46 ^{eV ne s’observe} pas ^{sur tous} les cristaux

présen-

tant les bandes d’émission du cuivre est

également

une raison _pour l’attribuer à des défauts natifs.

3.3 LA THERMOLUMiNESCENCE. - 3.3.1 Les cour-

bes de thermoluminescence. ^- Nous avons

représenté

sur les

figures

^{6 et 7 les courbes de} thermoluminescence des cristaux dont les émissions

spectrales

^{ont été}

étudiées

précédemment.

^{Ces courbes ont été obtenues}

Fig. ^{6. -} Thermoluminescence ^{de ZnSe} (cristal GHR) ^{entre 85}

et 340 K.

[Thermoluminescence ^{curves of ZnSe} (crystal GHR) ^{between 85} and 340 K.]

Fig. ^{7. J-} Thermoluminescence de ZnSe (cristal J) ^{entre 85 et 270 K.}

[Thermoluminescence ^{curves of ZnSe} (crystal J) between 85 and 270 K.]

pour des vitesses de chauffe de 10

K/min.

^Un

carrousel

de filtres venant successivement

s’interposer

^{entre le}

photomultiplicateur

^et le cristal nous a

permis

^d’asso-

cier certains niveaux

pièges

^{aux centres} de recombi- naison. Pour cela les

longueurs

d’onde du maximum de transmission des filtres étaient choisies soit de

façon ^à

correspondre

^aux maximums des bandes d’émission soit de façon ^{à ne} laisser passer que les

longueurs

^d’onde

supérieures

^{à une valeur corres-}

pondant

^au

pied

des bandes d’émission.

3.3.2 Ordre de la cinétique. ^-

Rappelons

^tout

d’abord _que dans le cas de chauffe linéaire, les courbes de thermoluminescence

représentant

l’intensité émise I

en fonction de la

température

^{T ont} des formes diffé- rentes suivant _que les

cinétiques

^{sont du}

premier

^{ou du}

deuxième ordre. En utilisant les

paramètres

i ⁼

demi-largeur

^{« basse » =} Tm - T1,

ô ⁼

demi-largeur

^{« haute » =}

T2 --

Tm,

W ⁼

largeur

^{totale = i +} Ô,

les auteurs définissent un facteur de

dissymétrie

Ilg ⁼

ôlW qui

^{est voisin de 0,53} pour la

cinétique

^du

deuxième ordre et voisin de 0,42 pour la

cinétique

du

premier

^ordre

[35, 36].

Pour les cristaux _que nous avons étudiés,

lorsque

les

pics

^{sont bien}

séparés,

nous avons mesuré les coefficients de

dissymétrie

^suivants pour les différents

pics

^de thermoluminescence (Tableau II).

3 . 3 . 3 Les déclins de

postluminescence.

^{- Comme}

nous le décrivons dans notre

procédure expérimentale,

avant de

procéder

^{à la} thermoluminescence propre-

Tableau II. ^- Température ^{des maximums des courbes}

de thermoluminescence et ordre des pics pour ^une vitesse de

chauffe

^{de 10}

K/min.

[Temperature

of the maximum of the thermolumi-

nescence curves and

peak

^{order for}

heating

^{rate of}

10

K/min.]

ment dite, ^nous

enregistrons

^le déclin isotherme de la luminescence

après

irradiation. Nous avons

repré-

senté dans le

système

^{d’axes It =}

f(Log t) proposé

par Randall et Wilkins un certain nombre de déclins à la

température

de l’azote

liquide

^et de l’hélium

liquide,

^{sur une}

période

allant de 15 s à 1 h

(Fig. 8).

Un seul groupe de courbes

correspondant

^{aux cristaux} GHR,

présente

^{un maximum}

correspondant

^{à une}

durée de vie de l’ordre de 30 min. Les courbes à 4 K et l’une de celles à 80 K sont

caractéristiques

^d’un

déclin

hyperbolique

^tel que t. I(t) ⁼ Cte. Ces dernières observations militent en faveur d’un processus de recombinaison _par effet tunnel

plutôt

^{que par}

dépié-

geage

thermique [2]

^{à basse}

température.

Fig. ^{8. -} Variation du produit ^{l. t en} fonction de t pour ^différents cristaux à la température ^de N2 liquide ^{et de He} liquide.

[Variation ^{of the} product, I. t, ^{versus t} for different crystals ^at liquid N2 ^{and He} temperature.]

3.3.4

Analyse spectrale

^des

différents

^{pics. - Sur}

l’ensemble de nos courbes de thermoluminescence,

nous avons fait les constatations suivantes pour les

pics principaux :