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ガンマ線誘起陽電子消滅寿命分光で解き明かすCe:Gd$$_{3}$$Al$$_{2}$$Ga$$_{3}$$O$$_{12}$$結晶の燐光成分の起源

Origin of phosphorescence in Ce:Gd$$_{3}$$Al$$_{2}$$Ga$$_{3}$$O$$_{12}$$ crystals revealed by gamma-ray induced positron annihilation lifetime spectroscopy

藤森 公佑*; 北浦 守*; 平 義隆*; 藤本 將輝*; Zen, H.*; 平出 哲也 ; 鎌田 圭*; 渡邊 真太*; 大西 彰正*

Fujimori, Kosuke*; Kitaura, Mamoru*; Taira, Yoshitaka*; Fujimoto, Masaki*; Zen, H.*; Hirade, Tetsuya; Kamada, Kei*; Watanabe, Shinta*; Onishi, Akimasa*

超短パルスレーザーと電子ビームの垂直衝突によって高エネルギーパルスガンマ線を発生させた。本研究では、その高エネルギーガンマ線を用いた陽電子消滅寿命分光によってGAGG(Gd$$_{3}$$Al$$_{2}$$Ga$$_{3}$$O$$_{12}$$)、CeドープGAGGおよびCe, MgドープGAGGの結晶中に存在する空孔型欠陥の研究を行った。欠陥に関連した構造における寿命は、Mg共ドーピングによって大幅に変化し、これは、Al/Ga空孔が消失することを示す。この事実は燐光成分が抑制されることとよく対応しており、Mgの共添加が浅い電子捕獲中心の抑制に有効であることを示す重要な結果である。

We generated high-energy pulsed gamma rays by the vertical collision of an ultrashort pulse laser and electron beam. In this study, we investigated the vacancy-type defects present in the crystals of GAGG(Gd$$_{3}$$Al$$_{2}$$Ga$$_{3}$$O$$_{12}$$), GAGG: Ce and GAGG: Ce, Mg by positron annihilation lifetime spectroscopy using the high-energy gamma rays. The lifetime of the defect-related component was significantly changed by Mg co-doping. This indicates that the Al/Ga vacancies disappear. This fact corresponds well with the suppression of the phosphorescence component and is an important result showing that the Mg co-doping is effective in suppressing the shallow electron capture center.

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