The effect of thermal annealing on luminescence centres in Ge-silica fibres

Abstract

The radioluminescence spectrum of Ge-silica fibres doped with Nd is found to change by the effect of pre-irradiation and thermal annealing. Originally the spectrum consists of a gaussian band centred near 3.1 eV (400 nm). Following the irradiation and heating an additional asymmetric band appears near 2.4 eV (520 nm). On top of this band there is a line spectrum, which can be ascribed to internal transitions of the Nd³⁺. On the basis of the spectroscopic data and previous results of thermoluminescence measurements, a model is suggested for the luminescence and the effect of the thermal annealing. The blue and green bands are ascribed to an O₂ ⁻ molecular ion and a hole centre near the Nd³⁺ ion, respectively.

Zusammenfassung

Das Radiolumineszenzspektrum von mit Nd versetzten Ge-Siliziumoxidfasern ändert sich durch den Einfluß von vorheriger Bestrahlung und thermischem Tempern. Ursprünglich besteht das Spektrum aus einer Gaußschen Bande mit dem Mittelpunkt bei etwa 3.1 eV (400 nm). Nach Bestrahlung und Erhitzen zeigt sich in der Nähe von 2.4 eV (520 nm) eine zusätzliche, asymmetrische Bande. An der Spitze dieser Bande befindet sich ein Linienspektrum, was internen Übergängen von Nd³⁺ zugeschrieben werden kann. Auf der Grundlage der spektroskopischen Angaben und vorangehender Resultate aus Thermolumineszenzuntersuchungen wurde für die Lumineszenz und den Einfluß des thermischen Temperas ein Modell entwickelt. Blaue bzw. grüne Banden werden O₂ ⁻ Molekülionen bzw. Leerstellenzentren in der Nähe von Nd³⁺-Ionen zugeschrieben.