Radiation-induced luminescence from TiO by 10 keV O, N and Ar irradiations

10keV O, N, Ar照射による二酸化チタンからのラジオ・ルミネッセンス

北澤 真一; 石山 新太郎; 齋藤 勇一; 山本 春也; 浅野 雅春

Kitazawa, Sin-iti; Ishiyama, Shintaro; Saito, Yuichi; Yamamoto, Shunya; Asano, Masaharu

二酸化チタン内部でのエネルギー移行を調べるために、10keVのエネルギーの酸素,窒素,アルゴンのイオン照射による室温状態でのラジオ・ルミネッセンス(RIL)の研究を行った。二酸化チタン試料は、ゾルゲル法及び直接酸化法により作製した。紫外-可視領域のRILスペクトルには、結晶欠陥による可視光のバンドが2.0eVと2.6eVに、二酸化チタン結晶内のTi3dとO2s間の放射遷移による紫外光のバンドが3.9eVに観測され、ローレンツ曲線によるフィッティングにより解析した。二酸化チタンの結晶によるバンドギャップによる違いがバンドの強度比に現れないことから、RILは十分に大きなエネルギーによる励起状態から緩和されて生成した準位からの放射遷移によると考えられる。この研究により、二酸化チタンの励起・緩和過程の一部が解明された。

Radiation-induced luminescence (RIL) produced by 10 keV O+, N+ and Ar ion irradiation at room temperature has been used to study energy transfer in titanium dioxide (TiO) targets. Visible bands at 2.0 and 2.6 eV are due to crystalline defect. A UV band at 3.9 eV is originated from radiation transitions between Ti 3d and O 2s states in the TiO crystal. These bands were analysed by fittings of Lorentz curves. The ratios of the band intensity were affected by the differences of the projectiles. The UV bands were hardly affected by differences of targets. It suggests that the excitations were not mainly produced by transitions from the grand state to excited states but by cascade radiations from higher excited states. The difference in anatase and rutile target was hardly observed in the observed spectra. From these results, it is possible to know a part of relaxation process from higher excited states in TiO.