-
色心
鎖定
- 中文名
- 色心
- 外文名
- colour center
- 特 徵
- 透明晶體由點缺陷捕獲電子或空穴
- 性 質
- 在晶體中形成吸收中心
- 學 科
- 物理學
目錄
色心理論詮釋
20世紀20年代R.坡耳對鹼鹵化合物晶體的色心性質進行實驗研究,逐步發展並完善了測定色心結構的光譜及磁共振等技術,為色心物理學奠定了基礎,開拓了這一領域。對於鹼金屬鹵化物晶體、氧化物晶體以及其他類型晶體中的色心研究正方興未艾,不斷取得新進展。現今色心的研究已擴展到氧化物離子晶體。使晶體着色通常是晶體中引入某些化學雜質,如KCl中加Ca2+則可產生相應數量的K+離子空位,或晶體在鹼金屬蒸氣加熱,如KCl在K蒸氣中加熱變成品紅色。X射線、γ射線,中子和電子轟擊等也會引起離子空位,從而產生色心
[2]
[3]
。
色心色心的分類
色心有電子中心和空穴中心兩大類。
鹼鹵化物晶體中,鹵素離子空位帶正電荷,能夠俘獲一個電子,形成一個色心,稱為F心;在(110)晶面若有兩個相鄰的鹵素離子空位可聯合俘獲兩個電子,此缺陷稱為F2心。晶體中相鄰的一對鹵素離子結合成鹵素分子且帶一個負電荷(如Cl2-),這個複合體能夠俘獲一個空穴,達到電中性而穩定。這個複雜的缺陷稱為Vk心,是一個空穴型色心的實例。1957年用電子自旋共振實驗證實了F心、Vk心的結構模型。
[2]
色心晶體中的點缺陷
晶體的主要特徵是其中原子(分子)的規則排列,實際晶體中原子的排列總是或多或少偏離嚴格的週期性。晶體中的原子作微振動時破壞了週期性,因而在晶體中傳播的電子波或光電波會受到散射,晶體的電學性質或光學性質隨即發生變化。在熱起伏過程中,晶體的某些原子振動劇烈,脱離格點跑到表面,在內部留下了空格點,即空位;脱離格點的原子進入晶格的間隙位置,形成填隙原子。外來的原子(雜質)進入晶體後,可以處在間隙位置上,成為填隙式的雜質,也可以佔據空位而形成為替位式原子。在一個或幾個晶格常數的線度範圍內引起晶格週期性的破壞,統稱為晶體中的點缺陷。微觀的點缺陷會在晶體中吸收光波,使得晶體呈現各種各樣的顏色,這些“顏色中心”成為色心。點缺陷影響晶體的力學、電學、熱學、光學等方面的性質
[4]
。
色心鹼鹵化物中色心的出現方法
鹼鹵化物如果沒有色心,在紫外到紅外的區段是完全透明的。色心的出現可以使晶體着色。通過以下方式使晶體着色:
鹼滷晶體在鹼金屬蒸氣中加熱,然後驟冷,原來透明的晶體就出現顏色,這個過程稱為增色。在這過程中形成了負離子空位,即F心。如NaCl增色後呈黃色。因為晶體中形成超過化學比的鹼金屬離子,從而形成負離子空位
[4]
。