ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ РАЗУПОРЯДОЧЕННОСТИ В МОНОКРИСТАЛЛАХ CaF2 ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ

В статье представлены результаты исследования процессов радиационного дефектообразования в монокристаллах фторида кальция под воздействием облучения рентгеновскими лучами, протонами и быстрыми тяжелыми ионами Xe¹³² и Bi²⁰9. Основным методом исследования является абсорбционная спектроскопия. В спектрах оптического поглощения облученных разными видами ионизирующей радиации образцов CaF₂ регистрируются широкие интенсивные полосы поглощения, связанные с электронными и дырочными центрами окраски и их агрегатами. Анализ спектров оптического поглощения произведен в координатах Тауца и Урбаха. Выявлено в количественном плане влияние облучения быстрыми тяжелыми ионами на край фундаментального поглощения и на разупорядочение в анионной подрешетке кристалла CaF₂. Обсуждена природа радиационно-индуцированного оптического поглощения в области 9,8 эВ, индуцируемого облучением ионами Xe¹³² и Bi²⁰⁹ .

1. Hayes W. Crystals with the fluorite structure – electronic, vibrational and defect properties. London: Clarendon Press, 1974. 448 p.

2. Bugaenko T.Yu., Radzhabov E.A., Ivashechkin V.F. Thermal decay of photochromic color centers in CaF2, SrF2, and BaF2 crystals doped by La and Y impurities // Physics of the Solid State. – 2008. – Vol. 50, No. 9. – P. 1671– 1673. https://doi.org/10.1134/S1063783408090151

3. Assylbayev R. et al. Radiation damage caused by swift heavy ions in CaF2 single crystals // Radiat Meas. Pergamon. – 2016. – Vol. 90. – P. 18–22. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2015.12.034

4. Assylbayev R. et al. Structural defects caused by swift ions in fluorite single crystals // Opt. Mater. (Amst). North-Holland. – 2018. – Vol. 75. – P. 196–203. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2017.10.026

5. Boccanfuso M. et al. Study of the damage produced in CaF2 by swift heavy ion irradiation // Nucl Instrum Methods Phys Res B. – 2002. – Vol. 191, No. 1–4. – P. 301– 305. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(02)00580-3

6. Davidson A.T. et al. The colouration of CaF2 crystals by keV and GeV ions // Radiation Effects and Defects in Solids. – 2002. – Vol. 157, No. 6–12. – P. 637–641. https://doi.org/10.1080/10420150215811

7. Lushchik C.B., Vitol I.K., Élango M.A. Decay of electronic excitations into radiation defects in ionic crystals // Soviet Physics Uspekhi. – 1977. – Vol. 20, No. 6. – P. 489–505. https://iopscience.iop.org/article/10.1070/PU1977v020n06ABEH005405/meta

8. Lushchik A. et al. Excitonic and electron–hole mechanisms of the creation of Frenkel defect in alkali halides // Nuclear Instrumental Methods Phys Res B. – 2000. – Vol. 166–167. – P. 529–537. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(99)00788-0

9. Tauc J. Amorphous and Liquid Semiconductors. 1st ed. / ed. Tauc J. London: Plenum Publishing Company Ltd. – 1974. – 460 p.

10. Urbach F. The Long-Wavelength Edge of Photographic Sensitivity and of the Electronic Absorption of Solids // Physical Review. – 1953. – Vol. 92, No. 5. – P. 1324– 1324. https://doi.org/10.1103/PhysRev.92.1324

11. Akilbekov A. et al. Unveiling the Structural and Optical Properties of MgAl2O4 Single Crystals Irradiated by Swift Heavy Ions // Materials. – 2024. – Vol. 17, No. 2. – P. 344. https://doi.org/10.3390/ma17020344

12. Rubloff G.W. Far-Ultraviolet Reflectance Spectra and the Electronic Structure of Ionic Crystals // Phys Rev B. American Physical Society. – 1972. – Vol. 5, No. 2. – P. 662. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.5.662

13. Egranov A. V. et al. Effect of cationic impurities on the formation of radiation defects in alkaline earth fluorides // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. – 2015. – Vol. 79, No. 2. – P. 280–284. https://doi.org/10.3103/S1062873815020082

14. Toulemonde M., Dufour C., Paumier E. Transient thermal process after a high-energy heavy-ion irradiation of amorphous metals and semiconductors // Phys Rev B. – 1992. – Vol. 46, No. 22. – P. 14362–14369. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.46.14362

15. Aumayr F. et al. Single ion induced surface nanostructures: a comparison between slow highly charged and swift heavy ions // Journal of Physics: Condensed Matter. – 2011. – Vol. 23, No. 39. – P. 393001. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0953-8984/23/39/393001/meta

16. El-Said A.S. Heavy ion-induced damage in ionic fluoride single crystals: Doctor of Natural Science. – Heidelberg: Ruperto-Carola University. –2004. – 116 p.

17. Hutchings M.T. et al. Investigation of thermally induced anion disorder in fluorites using neutron scattering techniques // Journal of Physics C: Solid State Physics. – 1984. – Vol. 17, No. 22. – P. 3903–3940. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0022-3719/17/22/011/meta

18. Ryskin A.I. et al. Stabilization of high-temperature disorder of fluorine sublattice by quenching in calcium fluoride crystals // J. Fluor Chem. – 2017. – Vol. 200. – P. 109– 114. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2017.06.013