Micron-Scaled Spectral-Resolved Cathodoluminescence of Grains in Bariumtitanate Ceramics

Abstract

The grain cathodoluminescence (CL) properties of bariumtitannte ceramics, sintered at, different oxygen partial pressures are systematically investigated. The spectra are found to be composed of different bands, the intensities of which depends strongly on the specimen temperature and on the oxygen partial pressure of the ambient atmosphere during the sintering process. By fitting the obtained spectra with superposed Gaussian curves it is shown that the involved recombination processes can be satisfactorily explained within the configurational coordinate model. Furthermore it is possible to trace back the observed electronic transitions to vacancy luminescence, corroborating existing theories on band schemes, and on dependences of vacancy concentrations on oxygen partial pressure during the sintering. In this way the observed bands may be assigned to transitions in the energy gap of BaTiO3. Die Kathodolumineszenzeigenschaften von Kristalliten in Bariumtitanat-Keramiken, die unter verschiedenen Sauerstoffpartialdrucken gesintert werden, werden systematisch untersucht. Es kann gezeigt werden, das die Spektren aus verschiedenen Banden bestehen, deren Intensitliten starke Abhangigkeit von der Probentemperatur und voni Sauerstoffpartialdruck der Sinter-atmosphare aufweisen. Durch das Anpassen der erhaltenen Spektren mit superponierten Gaus-kurven wird gezeigt, das die beteiligten Rekombinationsprozesse mit dem Konfigurationskoordi-naten-Modell erklart werden konnen. Ferner ist es moglich, die beobachteten elektronischen Ubergange auf Leerstellenlumineszenz zuruckzufuhren und bestehende Theorien uber Band-schemata und Abhangigkeiten von Leerstellenkonzentrationen vom Sauerstoffpartialdruck wah-rend des Sinterns zu untermauern. Auf diese Weise kann eine Zuordnung der beobachteten Bander zu Ubergangen in der verbotenen Zone von BaTiO3, erfolgen.