Transient photoconductivity and photoluminescence in wide band gap crystals under generation of radiation defect due to multiphoton absorption of laser radiation

Abstract

ÖZET LASER RADYASYONU ETKİSİ İLE ÇOKLUFOTON YUTULMASINDAN DOLAYI OLUŞAN RADYASYON HASARLARININ SONUCUNDA GENİŞ BAND ARAT JĞINA SAHİP KRİSTALLERDEKİ FOTOLUMİNESANS VE FOTOİLETKENLİK GEÇİŞLERİ YILDIRIM (ÖZKAN) Rabia Güler Doktora Tezi Gaziantep Üniversitesi Fizik Mühendisliği Bölümü Tez Danışmanı: ProfDr. Meral HOŞCAN Ağustos 1998, 83 sayfa 532 nm de, NaCl kristalindeki önyıkınım enerji birikiminin hesaplamasında elektronların valans banddan iletkenlik bandma geçmesi için dört foton ile uyarılması gerekir. NaCl'nin enerji band aralığı 8.6 eV ve 532 nm deki laser pulsının enerjisi 2.33 eV tur. Bu nedenle dört foton soğurulması NaCl için temel soğurma işlemidir. İletkenlik bandındaki elektronların foton soğurması ile kristalde oluşan ısınma hakkında iki temel teori vardır. Birincisi polaron model, ikincisi serbest elektron oluşumunun çığ teorisidir. Her iki model çeşitli teoriler üzerine kurulduğu belirtilmelidir.İletkenlik bandındaki elektronların foton soğurması ile kristalde oluşan ısınma hakkında iki temel teori vardır. Birincisi polaron model, ikincisi serbest elektron oluşumunun çığ teorisidir. Her iki model çeşitli teoriler üzerine kurulduğu belirtilmelidir. Bu çalışmada çoklufoton-polaron-kusur ve çoklufoton destekli çığ modelini kullandık; çoklufoton-polaron-kusur modelinde yanlız deşik soğurulması, doğrudan e-h birleşmesi ve polaron soğurulması ısınmaya katkıda bulunurlar; diğer kusur çeşitleri daha az katkıda bulunurlar. İkinci modelde ısınmadan dolayı kristal hasara uğrayabilir. Vk- merkezleri, F-merkezi, iyonlaşmış F-merkezi, serbest elektron ve deşik yoğunlukları gibi temel kusurlarını bulmak için kinetik denklemleri bilgisayar uyarlaması ile çözdük. Anahtar Kelimeler: Önyıkınım enerji yutulması, lazer, alkali halide, temel kusurlar.

ABSTRACT TRANSIENT PHOTOCONDUCTIVITY AND PHOTOLUMINESCENCE IN WIDE BAND GAP CRYSTALS UNDER GENERATION OF RADIATION DEFECT DUE TO MULTIPHOTON ABSORPTION OF LASER RADIATION YILDIRIM (ÖZKAN) Rabia Güler Ph.D. in Physics Engineering Supervisor: Prof.Dr. Meral HOŞCAN August 1998, 83 pages Four-photon excitation of valance electrons to the conduction band is needed for the calculation of prebreakdown energy deposition in NaCl at 532 nm. Since NaCl has band energy of 8.6 eV and laser pulse at 532 nm has energy 2.33 eV, the four-photon absorption is the primary absorption process in NaCl. There are two main theories about the lattice heating resulting from the absorption of photons by electrons in the conduction band. The first one is the polaron inmodel and second one is the avalanche theory of free electron generation. It should be mentioned that each model is based on several theories. In this study, we ı -1 have used multiphoton-polaron-defect model and multiphoton-assisted-avalanche model; in multiphoton-polaron defect model, hole absorption, direct e-h recombination, and polaron absorption contribute to heating, with other species contributing much less. In the second model, due to heating the crystal may be damaged. We i j have solved the kinetic equations with computer simulation to find the concentration of primary defects such as VR-centers, F-center, ionized F-center, and free electron and hole densities. Keywords: Prebreakdown energy absorption, laser, alkali halides, primary defects. IV