卤化银中光电子衰减动力学计算机模拟

《卤化银中光电子衰减动力学计算机模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第25卷第3期河北大学学报(自然科学版)Vo1．25No．32005年5月JournalofHebeiUniversity(NaturalScienceEdition)May2005卤化银中光电子衰减动力学计算机模拟贾亮，刘荣鹃，周娴，杨少鹏，李晓苇(河北大学物理科学与技术学院，河北保定071002)摘要：卤化银的感光过程是一个光电子衰减动力学过程，对卤化银感光材料的光作用衰减动力学进行研究，能从根本上探索感光过程的微观机理．实验上采用微波技术只能测得自由光电子的衰减信号，无法区分卤化银中的各种俘获中心对光电子衰减的作用．而这种计算机模拟方法不仅可以得到自由光电子的衰减曲线，还可同时获得各种俘

2、获中心中载流子的行为曲线．因此可弥补实验的不足，实现对卤化银感光过程微观机理的深入研究．本文详细地介绍了光电子衰减动力学的模拟过程．关键词：计算机模拟；卤化银；光电子衰减动力学中图分类号：O41l3文献标识码：A文章编号：1000—1565(2005)03—0267—05卤化银是一种感光材料，其感光过程是一个光电子衰减动力学过程_1J．光作用衰减动力学研究能从根本上探索感光过程的微观机理，它开辟出了提高感光材料性能的新途径．载流子的动力学行为可由一组微分方程来描述，求解微分方程可获得各种光生载流子的行为，据此可以了解卤化银中的结构信息和潜影生成信息．因此，对光电子动力学研究，不仅可以深入了解卤

3、化银中的光电子行为，同时也可深化对其中的电子陷阱效应的认识．卤化银中光电子检测主要采用瞬时微波光电导和微波吸收介电谱技术，但是，它们都只能测得自由光电子的衰减信号_9I1．由于所测得自由光电子的衰减信号是各种俘获中心综合作用的结果，因此很难将各种俘获中心的作用区分开来．随着计算机的广泛应用，计算机模拟方法已经逐渐成为科学研究领域的重要工具．与实验方法相比，计算机模拟具有如下优点：高运行速率、低成本、高精度、周期短、以及不受外界实验条件的限制等．因此，采用计算机模拟在很大程度上可以弥补实验上的某些不足，以更好地确定感光过程的内部机理．采用这种方法，笔者模拟和分析了卤化银中自由载流子以及俘获中心中

4、所俘获的载流子的动力学行为．本文首先建立了卤化银的基本动力学模型和动力学方程，并以此为基础详细地介绍卤化银光作用衰减动力学的模拟过程．1模型根据卤化银中各种俘获中心对光电子衰减的影响情况，可以建立一个基本研究模型，如图1所示．此模型中包括了卤化银中所有可能存在的俘获中心．虚线的左边是纯卤化银中的固有中心，包括：1个固有浅电子陷阱(intrinsicshallowelectrontraD(ISET))，2个固有深电子中心(intrinsicdeepelectrontrap1(IDET1)和intrinsicdepelectrontrap2(IDET2))，1个固有复合中心(in—trinslcr

5、ecombinationcenter(IRC))，以及1个固有空穴陷阱(intrinsicholetrap(IHT))．虚线的右面是掺杂剂或增感剂可能引入的俘获中心，包括1个浅电子陷阱(shallowelectrontrap(SET))，1个深电子陷阱(deepelectrontrap(DET))，和1个空穴陷阱(holetrap(HT))．这是一个综合情况的基本模型，其中的俘获中心不一定都同时存在，而要根据具体的研究对象来确定．有了此模型后，通过分析卤化银微晶中载流子的产生、俘获、反俘获和复合等过程就可以得到描述载流子动力学的方程．收稿日期：2004—10—28基金项目：国家自然科学基金项目

6、(10274017，10354001)；河北省自然科学基金项目(103097)教育部重点资助项目(01011)作者简介：贾亮(1980一)，男，河北邢台人，河北大学在读硕士研究生．*通讯联系人-268·河北大学学报(自然科学版)2005正]厂r．1l—CBs业乓2~,(tSET)^f，11⋯Ilb．I(IDETI)dEel(DET)Ⅳe1rrlDET2(tRC)1(1HT)AErR(HT)hIf．I，圈1卤化银的物理模型Fig．1Physicalmodelofsilverhalide2动力学方程及模拟过程2．1动力学方程大家知道，卤化银晶体每吸收1个光子，便将价带中的1个电子激发到导带，并在价

7、带中留下1个空穴．设在单位时间、单位体积内卤化银晶体的导带中产生的自由光电子数为G，而在价带中产生的空穴数为G，则G=G=G，G称为光生自由电子一空穴对的产生速率．设R为自由光电子的衰减速率，lip卤化银晶体中单位时间、单位体积内导带中消失的自由光电子数，相应的R是自由空穴的衰减速率．在模型中，自由电子的衰减可以分为3部分，R=R。+Rd+R，R。，Rd，R分别表示单位时间单位体积内导带中由于参与