Đề tài " Các thuyết hiện đại về nhiệt phát quang "

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

123
lượt xem 26
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong tiểu luận này tôi cố gắng trình bày khá chi tiết lý thuyết về các bẫy và các trạng thái tái hợp , tương tác động học , phân bỗ các bẫy liên tục.Cụ thể thì Vật lý khoa học nghiên cứu về các quy luật vận động của tự nhiên, từ thang vi mô (các hạt cấu tạo nên vật chất) cho đến thang vĩ mô (các hành tinh, thiên hà và vũ trụ). Trong tiếng Anh, từ vật lý (physics) bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp φύσις (phusis) có nghĩa là tự nhiên và φυσικός (phusikos) là...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài " Các thuyết hiện đại về nhiệt phát quang "

Đề tài " Các thuyết hiện đại về nhiệt phát quang "
CÁC LÝ THUY T HI N Đ I V NHI T PHÁT QUANG ∗ Thái Ng c Ánh M cl c 1 M đu 2 2 Các b y và các tr ng thái tái h p. 2 3 Tương tác đ ng h c. 4 4 Phân b các b y liên t c. 8 5 K t lu n 14 ∗ Cao h c V t lý - Đ i h c Khoa h c 1
Tóm t t. Trong ti u lu n này tôi c g ng trình bày khá chi ti t lý thuy t v các b y và các tr ng thái tái h p, tương tác đ ng h c, phân b các b y liên t c. 1 M đu Nhi t phát quang (TL) là s phát ra b c x t các ch t cách đi n ho c bán d n khi v t li u đư c nung nóng sau khi đư c chi u x nhi t đ th p (nhi t đ phòng, nhi t đ ni tơ l ng, ...). TL có nhi u ng d ng trong vi c xác đ nh các sai h ng, khuy t t t c a tinh th ; dùng li u k TL; tính tu i c a khoáng v t và c v t. Nhi t phát quang và ng d ng là h c ph n không th thi u cho các h c viên Cao h c chuyên ngành Quang - Quang ph đ ti n hành th c nghi n. Lý thuy t c a TL r t phong phú và đa d ng và đang t ng ngày phát tri n trên th gi i. Vi c ng d ng TL vào các quá trình như đã nói trên r t hi u qu và chính xác. Đ hi u hơn môn h c tôi nghiên c u ph n "Các lý thuy t hi n đ i v nhi t phát quang" đ làm đ tài ti u lu n. R t mong s góp ý c a quý th y cô giáo và các b n đ c đ bài vi t hoàn thi n hơn. 2 Các b y và các tr ng thái tái h p. S kh o sát trư c đó đã di n t s l thu c ki u m t b y, m t tâm đơn giãn, t đó phát tri n đư c bi u th c di n t đư ng TL cơ b n đ i v i v t li u th c - t c là d ng c a các đ nh TL và s ph thu c c a chúng vào n ng đ đi n tích b b y, nhi t đ và đ sâu các b y. Tuy nhiên, m c dù s có ích c a các ki u này và các kh o sát, s ki n còn l i thì không có v t li u th t như v y, v t li u mà ch có m t b y và m t tâm tái h p. K t qu quan tr ng nh t c a ki u này là bàn v n = h, t c là s b y đi n t b ng s b y l tr ng. Đây chính là đi u ki n trung hoà v đi n và thêm gi thuy t chu n cân b ng và nc0 = 0 (cùng d n đ n nc 0). Trong đa s v t li u th c, không tránh kh i s hi n di n c a các b y lân c n c a s cân b ng nhi t c a đi n tích b y là l n hơn tín hi u mà TL ghi đư c. Nói cách khác, t i m i nhi t đ ; có th t n t i các b y sâu v i m t đ nào đó trong su t quá trình làm sách các b y nông và ghi tín hi u TL. K t qu c a đi u này là n = m. 2
Th t v y, v n còn đi u ki n nc0 = 0, bi u th c đi u ki n cân b ng nhi t tr thành: n+h=m (1) v i h là n ng đ c a các b y đi n t các b y sâu hơn. Các b y sâu đư c xem như tháo ra nh nhi t và nhi u tác gi thích quan tâm đ n đi u này trong phân tích quá trình TL. Phương trình t c đ bây gi thêm vào s h ng dh = (H − h)υσh (2) dt và k t qu là dnc dm dn dh = − − (3) dt dt dt dt v i H là t ng s các b y có s n, sâu, tách do nhi t và σn là ti t di n b t c a các b y sâu. dn dm Bi u th c và đã có m c trư c. Vi t các phương trình này trong trư ng h p chúng dt dt ta quan tâm đ n các vùng sâu, các b y tách nhi t có th b t đi n t gi i thoát t các b y nông t i năng lư ng Et . Trong con đư ng này, các b y đư c g i là đã tương tác v i các b y sâu c nh tranh v i các v trí tái h p đ i v i s b t các đi n t đư c gi i phóng dh t các b y nông. Trong đi u ki n đ c bi t h H thì 0 và ta có th vi t theo Kelly dt và Br¨unlich, tương đương v i phương trình t ng quát v i trư ng h p hai b y a ns exp{ −Et }(n + h)σmn kT IT L = (4) [(N − n)σn + (n + h)σmn ] V i gi i h n này, áp d ng gi thuy t tái b t ch m (t c là (N − n)σn (n + h)σmn ) t (4) đưa th ng đ n phương trình TL b c 1, Randall - Wilkins. Trái l i, trư ng h p tái b t nhanh (t c là (N − n)σn (n + h)σmn ) v i n N , ta đư c ns exp{ −Et }(n + h)σmn kT IT L = (5) N σn hay, cho σn = σmn , ta th y r ng (4) tr thành exp{ −Et }(n + h) ns kT IT L = (6) (N + h) Phương trình (5) và (6) c hai có th bi u di n d ng −Et IT L = s n(n + h) exp (7) kT sσmn s v is = , hay s = . Khai tri n (7) ta đư c N σn N +h −Et −Et + s n2 IT L = s nh exp exp (8) kT kT 3
và, như đã ch ra b i tác gi Chen, đi u này trong như là m t s pha tr n c a đ ng h c b c m t và đ ng h c b c hai. Rõ ràng, n u h n, thì phương trình đưa v d ng b c hai trong khi n u h n thì phương trình đưa v d ng b c nh t. V i lý do này mà đã có s tr n b c đ ng h c đư c đưa ra b i Chen. Nghi m c a phương trình (8) là T exp{( hs ) exp{ −Et }dθ} exp{ −Et } s h2 α β kθ kT T0 IT L = (9) 2 T exp{( hs exp{ −Et }dθ} ) −α β kθ T0 n0 viα= . D ng c a phương trình (9) đ ng nh t v i d ng phương trình Randall - n0 +h Wilkins khi α → 0, và d ng nó gi ng phương trình Garlick - Gibson khi α → 1. T nh ng đi u đã nghiên c u trư c rõ ràng r ng hình d ng, v trí, kích c (theo nhi t đ ) và dáng đi u (như là m t hàm c a s t p trung đ y b y và t c đ nhi t)có th đư c gói gon trong m t phương trình cơ s , ph thu c vào các gi thuy t ban đ u đư c dùng. Trong m i trư ng h p, đĩnh TL đư c di n t b ng b n thông s cơ b n n0 , E , s và b (hay α) và phương trình t c đ ph c t p có th đư c rút ra ho c là d ng đ ng h c b c nh t, b c hai ho c là d ng trung gian (s pha tron gi a các b c) b ng cách áp d ng dnc nhi u gi thuy t. Có l hai gi thuy t quan tr ng là = 0 (chu n cân b ng (QE)) và dt h H (không có tương tác đ ng h c). Opanowicz so sánh phương trình (4) v i bi u th c b c t ng quát ta đư c nb s = nsγ (10) vi (n + h)σmn γ= (11) [(N − n)σn + (n + h)σmn đ i v i trư ng h p h = H . Thêm vào đi u ki n n0 = N và s = sn1−b . Opanowicz phát 0 tri n s ph thu c vào nhi t đ c a thông s đ ng h c b(T ) ln( γn ) N b= (12) n ln( N ) n Vì γ và ph thu c m nh vào nhi t đ nên b cũng v y, trái v i gi thuy t thư ng dùng N thông s này là h ng s . H qu kéo theo là b là thông s hình d ng, không có ý nghĩa v t lý. 3 Tương tác đ ng h c. Cách chung nh t c a vi c vi t các phương trình t c đ đ di n t dòng các đi n t đi vào và đi ra kh i vùng d n đ i v i h th ng g m nhi u b y và tâm tái h p. Đ i v i 4
trư ng h p t p h p các b y đi n t r i r c cho ch s i = 1 đ n u và t p h p các b y l tr ng (tâm tái h p) cho j = 1 đ n υ ta có th vi t l i m t cách hoàn ch nh phương trình t c đ như sau. Cho i = 1 đ n u dni −Eti = −ni si exp + nc (Ni − ni )Ani (13) dt kT Cho j = 1 đ n υ dmj = −nc mj Amnj (14) dt v i Ani = υn σni và Amnj = υn σmnj . T c đ thay đ i theo th i gian c a n ng đ đi n t t do có th đư c vi t u υ u dnc −Eti = ni si exp − nc mj Amnj + (Ni − ni )Ani (15) dt kT i=1 j =1 i=1 dnυ và vì ch có s gi i phóng đi n t b b y do nhi t đư c đ c p nên ta có = 0. dt Đ phân tích t p h p các phương trình này ta có th ti n hành theo nhi u cách. M t trong các cách đư c phát tri n b i Levy ngư i mà gi g n chu n cân b ng và phát tri n gi ng như các phương trình đ ng h c t ng quát đ i v i trư ng h p này ph c t p hơn, t c là υ mj Amnj IT L = E (16) R+U j =1 vi u Eti E= ni si exp − , (17) kT i=1 υ R= mj Amnj (18) j =1 u U= (Ni − ni )Ani (19) i=1 Trong cách vi t (16) ta đã gi thuy t t t c các quá trình tái h p đi n t - l tr ng đ u phát x và đ ng góp vào tín hi u TL. N u đi u này không th thì ch m t ph n quá trình tái h p đư c dùng. Ngoài ra phương trình cũng gi thuy t r ng t t c photon phát x đ u đư c phát hi n v i kh năng như nhau. Ngoài ra m i s tái h p ph i đư c nhân v i m t hi u su t ζi < 1. M t ví d c a t p h p c a các đư ng công nhi t phát quang tích phân (glow curve) (GC), như đư c tính b i Levy dùng phương trình (16) v i u = 3 và υ = 1, đư c bi u di n hình 1. Hình này minh ho các d ng đư ng th có th ch p nh n đư c tương tác 5
Hình 1: Tính toán các đư ng TL dùng tương tác đ i v i ba b y đi n t và m t tâm tái h p. Các đư ng li n đ t đư c v i n ng đ đi n tích b y ban đ u trong m i b y thay đ i σni t 1 × 1020 đ n 5 × 1021 m−3 và . Cũng di n t đư ng TL b c nh t (÷) và đư ng TL σmnj b c hai (∗) đ i v i m t đ đi n tích cư trú b y ban đ u 5 × 1021 m−3 . h th ng và nh ng s l ch s ch có th đ t đư c liên quan v i đư ng chu n b c nh t hay σni = 0.1 và Nt = 1022 m−3 . Đ i v i toàn b b c hai. Đ i v i s li u đư c minh ho ta có σmnj s li u này có th th y r ng đư ng TL tương tác là gi ng d ng b c hai cho trư ng h p các giá tr ban đ u th p c a n ng đ l p đ y trên các b y nhưng tr thành gi ng d ng b c nh t hơn khi các b y đư c l p đ y. Thay th cách ti p c n là không gi thuy t chu n cân b ng. M c dù ta s không bàn v s phân nhánh c a tính g n đúng chu n cân b ng, nó có ích t i đây đ nói rõ ra các tính ch t c a tương tác đ ng h c v i s h n ch này đư c lo i b . Ngoài g n đúng chu n cân b ng các phương trình t c đ (13) - (15)không th làm đ t qu ng và vì v y không th gi i nghi m b ng phân tích như đã làm trên. Thay vì ph i xem xét nhi u d ng đư ng GC này ta có th dùng phép phân tích s đ i v i các phương trình t c đ . M t trong các áp d ng này đư c ti n hành b i Bull, ngư i mà dùng phép tính s đ gi i các phương trình t c đ đ i v i nhi u b y đi n t và tâm tái h p, dùng l i u = 3 và υ = 1. S li u 6
Hình 2: (A) Đư ng TL tương tác đ i v i trư ng h p tái b t ch m, và t ng c a ba đư ng TL b c nh t (o). (B) Đư ng TL tương tác đư c tính v i s b ng nhau c a quá trình tái b t và tái h p. T tr ng c a các b y l p đ y giãm t (a) 1.0; (b) 0.3 đ n (c) 0.1. T ng c a ba đư ng TL b c hai đư c di n t b ng đư ng (o) c a ví d này đư c bi u di n hình 2. đây ta th y r ng khi quá trình tái h p tr i hơn (hình a) đư ng GC tương tác có th đư c trình bày như là t ng c a ba đư ng b c nh t. Đây là đi u đư c mong đ i t trư c, n u quá trình tái b t là ch m, tương tác nh (b y đi vào các b y khác) s đư c đ i chi u v i quá trình tái h p. Đ i v i trư ng h p khi mà quá trình tái b t và tái h p như nhau, tuy nhiên đư ng GC tương tác là khác nhau đ t σni đư c t t ng c a các đư ng b c hai. Hình 2 a, n0i = Nt = 1015 m−3 , và = 1, đ i v i σmnj σni n0i = 1, Ni = 1015 m−3 và t s hình 2 b là không trong quá trình b t. σmnj Ni K t lu n đ t đư c t các phân tích trên là trong m t h th ng mà quá trình tái h p chi m ưu th hơn quá trình tái b t thì đư ng TL GC có th đư c di n t chính xác b ng s ch ng ch p c a các đ nh b c m t ki u Randall - Wilkin. Tuy nhiên, đ i v i các h mà quá trình tái b t gi ng tái h p thì ch c ch n d ng GC s di n t s sai l ch quan tr ng t s ch ng ch p c a các quá trình b c hai. Trong s phân tích này các d li u d a trên các phương trình đơn gi n ch ng h n b c nh t, b c hai, b c trung gian ho c h n h p, có th phát hi n không chính xác. 7
4 Phân b các b y liên t c. V n đ đã bàn m c trư c gi s r ng các đ sâu b y k t h p v i các tr ng thái đ nh x là đơn tr theo năng lư ng. Trong khi đó đi u này có th hi v ng đúng cho các v t li u có tính đơn tinh th cao, các v t li u có các sai h ng đ c bi t các v t li u vô đ nh hình hay thu tinh đ sâu b y k t h p v i các sai h ng đ c bi t s tr i ra trên ph m vi nhi u giá tr . Trong các v t li u sau này ph c a các sai h ng lân c n làm tăng tín hi u TL có th di n t s khác nhau m t cách ng u nhiên trong s ph thu c g c g n nh t và các ph thu c đ dài g n nh t. K t qu là năng lư ng phát x (v i các b y sâu) ph thu c vào n ng đ . Đ i v i các v t li u vô đ nh hình nó có đ r ng vùng c m không r ng hơn đ r ng vùng c m c a ch t r n k t tinh. Thay vì xem xét khe di đ ng bên trong có th t n t i m t s có h n các tr ng thái g n m c Fermi. Cho t p ch t c a m ng tinh th thay đ i có th hi v ng v t li u sai h ng hay v t li u vô đ nh hình, nhi u lo i phân b năng lư ng đã đư c di n t trong các tr ng thái lân c n. Bao g m m t trong các d ng sau: (1)Phân b đ u N (E < EA ) = N (E > EB ) và N (EA < E < EB ) = Nt = s đông đúc b y đ ng đ u (tính theo đơn v m3 eV −1 ) gi a EA và EB . (2) Phân b tuy n tính d ng E − EA N (E ) = Nm , (20) EB − EA v i N (E ) = 0 t i EA và Nm là n ng đ b y tích n p c c đ i t i năng lư ng EB . (3)Phân b theo hàm e mũ −Et N (E ) = Nc exp (21) kTc v i Ne là m t h ng s (m3 eV −1 ) và Tc thông s nhi t đ cho phân b . (4) Phân b Gaussian N (E ) = N0 exp{−a(E − E0 )2 }, (22) v i N0 là m t đ l n nh t t i năng lư ng E0 và a là h ng s . TL t phân b c a các b y sâu đã x y ra v i nhi u v t li u c vô đ nh hình và k t tinh ch ng h n ZnIn2 S4 , polistilen, ZnSiO4 : M n, ZnS , đioxit silíc và th ch anh.Tái h p gi a các m t đ tr ng thái đã đư c đ c p b i Fowler và Randall và Wilkins, bàn v 8
tính lân quang và TL. Hornyak và các đ ng nghi p đã bàn v đ c trưng c a đư ng t t lân quang và TL GC như là gi thuy t c a Gaussian hay phân b b y như nhau. Theo các tác gi sau này ta s xem xét các phương trình t c đ và TL GC k t qu t s l c l a c a các phân b năng lư ng. Bi u th c chung cho t c đ thay đ i c a đi n t t do trong vùng d n đã đư c cho t trư c. Ta quan tâm đây ch là n ng đ c a các b y năng lư ng và vì v y ta thay N (E ) cho N (Et ). Hơn n a, ta ch quan tâm gi i thoát do nhi t c a các đi n t b b y Ec ∞ tái h p v i các b y l tr ng, và ta vi t l i tích phân dE → dEt (đư c g i là đi n EDp 0 t b b y, đư c đ nh nghĩa, ch t n t i gi a EDp và Ec . Chúng ta có th vi t đư c phương trình như sau ∞ ∞ dnc = pn (Et )N (Et )f (Et )dEt − nc An N (Et )(1 − f (Et ))dEt − nc mAmn (23) dt 0 0 Trong cách vi t (22) ta có th gi thuy t r ng ti t di n b t không ph thu c vào năng lư ng. Quan tâm đ n m t đ các đi n t b b y n(Et ) = f (Et )N (Et ) (24) Quan tâm sâu hơn ta phân ra các ph n dEt c a phân b N (Et ), đây là m t ph n r t nh ch a n(Et )dEt đi n t t i th i đi m t. Toàn b s đi n t b b y t i th i đi m t là ∞ n= f (Et )N (Et )dEt (25) 0 và toàn b các b y có s n là ∞ N= N (Et )dEt (26) 0 t i th i đi m t = 0 ∞ n0 = f0 (Et )N (Et )dEt (27) 0 Quan sát r ng t i t = 0, n0 = m0 . Vì v y ta cũng có th vi t dn(Et ) df (Et ) dEt = N (Et ) dEt dt dt = −pn (Et )f (Et )N (Et )dEt + nc An [1 − f (Et )]N (Et )dEt (28) 9
t đây ta th y r ng df (Et ) = −pn (Et )f (Et ) + nc An [1 − f (Et )] (29) dt L y tích phân phương trình (29) ngay l p t c ta đư c s ph thu c vào th i gian c a hàm l p đ y t f (Et ) = f0 (Et ) exp{−pn (Et )} + An exp{−pn (Et )} nc (t ) exp{pn (Et )}dt (30) 0 B ng cách đưa vào gi thuy t chu n cân b ng, nó tương ng gi thuy t r ng n(t ) là hàm bi n thiên r t ch m và có th xem như h ng s . Trong trư ng h p này phương trình (30) tr thành nc A n f (Et ) f0 (Et ) exp{−pn (Et )} + [1 − exp{−pn (Et )}] (31) pn (Et ) B ng cách gi thuy t nc An pn (Et ) ta có th ư c lư c f (Et ) f0 (Et ) exp{−pn (Et )} (32) Ti n hành v i gi thuy t chu n cân b ng, có th nh n đư c phương trình tương t phương trình b c t ng quát đ i v i h này, t c là ∞ mσmn IT L = pn (Et )N (Et )f (Et )dEt (33) (N − n)σn + mσmn 0 v i N và n đư c đ nh nghĩa như phương trình (25) và (26). Vi c đưa vào tính g n đúng tái b t ch m (b c nh t) đưa đ n phương trình tương t d ng Randall - Wilkins, do vy   ∞ T   Et s Et IT L = N (Et )f0 (Et )s. exp − exp − exp{− }dθ dEt (34)   kT β kθ 0 T0 v i β là h s gia nhi t. Đ ti n hành sâu hơn ta ph i đưa vào các hàm phân b rõ ràng N (Et ). Hornyak và Chen đ c p đ n phân b b y như nhau, d ng (34) d dàng tr thành   EB sT  n0 s Et Et IT L = exp − exp − exp{− }dθ dEt (35) β  ∆E kT kθ EA T0 v i n0 là n ng đ toàn ph n c a các đi n t b b t vào th i đi m t = 0, và ∆E = EB − EA là đ r ng phân b . Dùng chu i ti n c n đ tính tích phân theo nhi t đ T α Et Et kT (−1)α−1 α! exp − dθ T exp − (36) kθ kT Et α=1 10
phương trình (35) có th g n b ng EB skT 2 6k 2 T 2 n0 s Et Et 2kT IT L exp − − exp{− } 1 − + − ··· dEt (37) Et2 ∆E kT βEt kT Et EA sau khi dùng phép g n đúng skT 2 6k 2 T 2 skT 2 6k 2 T 2 2kT 2kT 1− + − ··· 1− + − ··· = γ (38) Et2 2 βEt Et βE0 E0 E0 phương trình (37) có th l y tích phân cho n0 s kT EB EA IT L = exp −γ exp − − exp −γ exp − (39) ∆E γ kT kT EA +EB v i E0 = là năng lư ng trung tâm c a phân b . K t qu g n đúng này là t t n u 2 ∆E là nh (≤ 0.1eV ). Ch ng h n đư ng GC đư c tính dùng (39) đư c bi u di n hình 3. Có th th y r ng đ r ng n ng đ , đ r ng c a đ nh TL. Đ i v i ∆E nh d ng đ nh ch y u là đư ng b c nh t đ i v i năng lư ng E = 0.7eV . Tuy nhiên, đ r ng m t đ tăng thì đ nh tr nên r ng và nh hơn nh n d ng đ nh b c hai, nhưng lưu ý r ng ph i c n th n trong vi c phân bi t hai lo i đ nh này. Phương pháp đ phân bi t m t phân b và đ nh b c hai là n ng đ đi n t b b y ban đ u n0 . Các tác gi khác x lí ki u gi ng c a phân b b ng cách chia nh phân b thành 50 đ n 100 kho ng nh , đ tính GC cho m i kho ng ta dùng phương trình chu n Randall - Wilkins và r i thêm vào k t qu đ đ t đư c đư ng GC c n thi t. Cách kh o sát g n đúng này th i gian phá hu nhanh hơn dùng g n đúng (39), nhưng đúng trên kho ng r ng c a giá tr ∆E . Các hàm phân b khác N (Nt ) là khó phân tích. V i các hàm này có m t phương pháp tương t như trên g i là t ng nhân GC đ đ t đư c đư ng GC c n thi t. Ch ng h n d ng đư ng có th dùng cho phương pháp này là phương pháp Gaussian và đư c bi u di n hình 4 Ban đ u c a vi c phân tích trên đư c di n đ t r ng ta quan tâm ch trư ng h p phân b theo các năng lư ng b y và năng lư ng các tâm tái h p đư c gi thuy t gián đo n và ti t di n b t ch quan tâm các giá tr đơn, σn (và σmn ) c hai không ph thu c vào năng lư ng. M t phân b theo năng lư ng tâm tái h p không c n thi t đ trình bày l i các phương trình vì t t c nó đưa đ n phân b r ng c a năng lư ng phát x , ch ng h n đ r ng phát x TL có th đ t k t qu . Trong ý nghĩa này ta có th đ c p đ n thông s m trong các phương trình trên cho đ n toàn b các tâm tái h p có s n theo trư ng h p 11
Hình 3: Các đĩnh c a đư ng TL tích phân đ t đư c b ng cách gi s phân b đ u c a các b y cho trư ng h p E0 = 0.7eV, s = 1 × 1012 s−1 , β = 10K/s, và ∆E = 0.1, 0.5 và 0.01eV . Các đĩnh đư c chu n hoá cho cư ng đ chu n b ng 1 đ i v i đĩnh ∆E = 0.01eV các phương trình chính nó còn l i như nhau. Tuy nhiên, phân b c a thi t di n tái h p m(σmn ) (hay m(Amn )) có th đưa ra theo d ng mong mu n vì các tâm này v i xác su t tái h p l n nh t s tái h p phát x b c nh t, và phát x TL v i ph phát x tương ng s xu t hi n t i nhi t đ th p hơn phát x tương ng v i thi t di n nh hơn. đây, n u TL đư c ghi thông qua b ph n phát x l c l a, thì đ nh TL s xu t hi n t i các nhi t đ khác nh không đáng k , theo b l c đã dùng. Phân b theo thi t di n b y đ i v i b y n(σn ) hay n(An ), tuy nhiên ti n hành phân b theo h s t n s n(s). Phân b theo s đã đư c ti n hành v i m t s tác gi . Rudlof đã làm tương t d ng đư ng TL dùng phương pháp như đã dùng trên nhưng đ i v i phân b Gaussian theo s. Gi thuy t n u phân b Γ theo s và áp d ng đi u này đ i v i trư ng h p đ ng h c b c m t và giá tr đơn c a Et có th đ t đư c các phương trình đ ng h c trung gian. Xem xét hàm phân b theo t n s g (ln s). Hàm này đư c chu n hoá như sau +∞ g (ln s)d(ln s) = 1 và là m t hàm theo th i gian. T i th i đi m t = 0 ta ch rõ giá −∞ tr g0 (ln S ), gi thuy t r ng h s gia nhi t β là h ng s , thì t i th i đi m t ta có th vi t, 12
gi thi t đ ng h c b c m t   ∞ T s  ds Et n = n0 g0 (ln s) exp − exp{− }dθ (40) β s kθ 0 T0 t đó ta có   ∞ T s  ds Et Et IT L = n0 exp{− } g (ln s) exp − exp{− }dθ (41) β s kT kθ 0 T0 Phương trình b c đ ng h c trung gian có th đư c vi t  − b−1 b T Et s Et IT L = s n0 exp{− } 1 + (b − 1) exp{− }dθ kT β kθ T0 Hàm phân b g0 (ln s) có đ nh đ ng h c b c m t trong gi ng đ nh đ ng h c trung gian 1 (a0 s) b−1 g0 (ln s) = exp{−a0 s} (42) 1 Γ( b−1 ) vi 1 a0 = (43) (b − 1)s nb−1 0 Phương trình (42) là hàm phân b Γ theo ln s và tr thành hàm đenta khi b = 1. Hàm (42)thay đ i theo nhi t đ trong su t quá trình TL đ c ra, nhưng nó quay l i như d ng hàm Γ, nhưng thông s a thay cho thông s a0 T 1 Et a = a0 + exp{− }dθ (44) β kθ T0 Chú ý phân b là hàm c a ln s r ng hơn s. Tuy nhiên như đư c ch ra b i Christodoulides, hàm Γ theo ln s cũng là hàm Γ theo s. Phân b theo s ph i đư c phát tri n t phân b tương t theo σn . Tuy v y, quá trình v t lý mà cho phân b Γ tăng lên thì không bi t. M c dù nó đư c bàn lu n trong m c trư c r ng, trong su t quá trình ghi TL, hàm phân b theo s ch c ch n là m t hàm Γ, s gi ng nhau này không th lý gi i phân b theo Et . N u đ cư trú c a các tr ng thái kh d ng là như nhau t i th i đi m ban đ u c a chu kì nhi t, nó không như nhau trong su t các ngu n nhi t. Tái b t đi n t t b y Et th p đ n b y Et cao hơn có th x y ra, v i k t qu này s thay đ i đ ng h c c a hàm phân b x y ra trong su t quá trình nhi t. Nói cách khác, tương tác đ ng h c tr nên quan tr ng - nhưng th i gian tương tác gi a các tr ng thái ngoài phân b , tuy nhiên n u tái b t y u thì cho đư ng đ ng h c b c m t - k t qu là nh và thay đ i c a phân b trong quá trình nhi t không c n xét đ n. 13
5 K t lu n Cùng v i các phương pháp khác đ nghiên c u tính ch t v t r n thì ph TL cho chúng ta các thông tin c n thi t v v t li u. Đây cũng coi như m t chìa khoá quan tr ng đ xác đ nh tính ch t, nghiên c u v t r n và v t li u hi n nay. Đ dùng đư c TL thì các v t li u xem xét ph i có tính ch t TL. Cùng v i các ph khác n a thì ph PL hay đư ng cong GC cho ta m t cái nhìn khá chi ti t v v t li u mà chúng ta nghiên c u. Do th i gian nghiên c u ng n nên ti u lu n không tránh đư c m t s sai sót xin chân thành c m ơn quý th y cô và b n đ c đ ti u lu n hoàn thi n hơn. Xin chân thành c m ơn TS Nguy n M nh Sơn, ngư i đã tr c ti p hư ng d n chúng tôi h c ph n này. Xin chân thành c m ơn h c viên Bùi Ti n Đ t đã có nhi u đ ng góp giúp cho tôi hoàn thành bài vi t này. Hu , tháng 10 năm 2007 H c Viên: Thái Ng c Ánh Chuyên ngành: Quang h c Tài li u [1] Đ ng M ng Lân, Ngô Qu c Quỳnh, " T đi n V t lý Anh - Vi t", Nhà Xu t b n khoa h c và k thu t, Hà N i, 1976 [2] Reuven Chen, Stephen W. S. McKeever, "Theory of Thermoluminescence and Related Phenomend" 14
Hình 4: S so sánh hình d ng các đư ng GC đ t đư c t d ng b c nh t, s phân b đ sâu các b y đ u (a) và s phân b đ sâu b y Gaussian (b). Các s phân b đư c dùng đ bi u di n (1); s thay đ i đ sâu b y Et (T ) theo nhi t đ thông qua đĩnh GC. 15