Neutral and charged excimer complexes in cathodoluminescence spectra from substrate-free icosahedral and crystalline clusters of argon

Анотація

У роботі досліджено спектри катодолюмінесценції вільних кластерів аргону, що формуються в надзвуковому струмені, який адіабатично розширюється у вакуум. Середній розмір кластерів варіювався від 500 до 8900 атомів на кластер, при цьому їхня структура змінювалася зі збільшенням розміру кластера від квазикристалічної з віссю симетрії 5-го порядку до кристалічної ГЦК структури. Кластери збуджувалися електронним пучком з енергією 1 кеВ. Реєстрація спектрів люмінесценції здійснювалася в області світіння нейтральних та заряджених ексимерних комплексів (Ar2)* і (Ar4+)*, 8,1-11,8 еВ. У рамках нового підходу, який дає змогу врахувати долю сконденсованої в кластери речовини у струмені, проведено аналіз інтенсивностей випромінювання з коливально-релаксованих станів (Ar2)* і (Ar4+)*. Установлено, що в кристалічних кластерах з ГЦК структурою світіння нейтральних молекул (Ar2)* відбувається з усього об’єму кластера, у той час як заряджені комплекси (Ar4+)* випромінюють з приповерхневого шару. Виділено область розмірів, при яких у струмені переважають квазикристалічні кластери зі структурою багатошарового ікосаедра, і показано, що перехід от ікосаедричних кластерів до кластерів з ГЦК структурою відбувається за середнього розміру кластерів у струмені 1400±400 ат/кл.