Die Lumineszenz von Edelgasfestkörpern aus Xenon, Krypton und Argon wurde mit Hilfe der zeitaufgelösten Lumineszenzspektroskopie für Anregungen im Innerschalenbereich untersucht. Dabei wurde die Emission des freien beziehungsweise lokalisierten Exzitons verwendet. Die Messungen wurden für Anregungsenergien im Bereich von 35 - 750 eV durchgeführt, wodurch Anregungen der 4d-, 4p- und 3d-Schalen in Xe, der 3d-Schalen in Kr und der 2p-Niveaus in Ar abgedeckt wurden. Bei schnellen Emissionen weisen die Abklingkurven auf der Nanosekundenskala zwei unterschiedliche Bereiche auf. Der Bereich der prompten Lumineszenz wird von Exzitonen gebildet, die simultan mit der Anregung gebildet werden, und der Bereich der verzögerten Lumineszenz stammt von langsamen Exzitonen aus Rekombinationsprozessen.
In der prompten Lumineszenz wird eine Resonanz für Photonenenergien oberhalb einer Schwelle beobachtet, die der Ionisationsenergie des entsprechenden Rumpfzustands plus der Energie des Valenzexzitons entspricht. Diese Schwelle wird in zwei unabhängigen Modellen beschrieben, dem Multiple Parabolic Branch Band Model und dem Modell des Electronic Polaron Complex. Eine Gegenüberstellung mit vergleichbaren Messungen aus der Literatur zeigt, dass es sich beim Auftreten der Resonanz für die prompte Exzitonerzeugung um eine grundlegende Eigenschaft der Edelgasfestkörper handelt.
Die Struktur der verzögerten Lumineszenz zeigt eine deutliche Abhängigkeit von der Anregungsdichte. Die Verschiebung dieser Struktur hin zu kürzeren Zeiten mit steigender Anregungsdichte wird durch ein Rekombinationsmodell für Elektronen und Löcher beschrieben. Es werden numerische Simulationen im Rahmen dieses Modells vorgestellt, die die Messkurven gut reproduzieren können.
Luminescence of the rare gas solids Xenon, Krypton, and Argon was investigated following excitation of the inner-shell levels using time-resolved photoluminescence techniques. As a probe for luminescence, emission from the free and self-trapped exciton states was used. The measurements were performed in the energy range of 35 - 750 eV, covering excitations from the 4d, 4p, and 3d shells of Xe, the 3d shells in Kr, and the 2p shells in Ar. For fast emissions, the time structure on the nanosecond scale shows two distinct regions, the region of prompt luminescence from excitons created simultaneously with the excitation, and the delayed luminescence, which stems from slow recombinational excitons.
For the prompt luminescence, a resonance is observed for photon energies above a threshold which equals the ionization energy of the respective core state plus the energy of the valence exciton. This threshold is explained in two independent models, the multiple parabolic branch band model, and the electronic polaron complex model. A comparison with related measurements from the literature demonstrates that the occurrence of the resonance in prompt exciton creation is a fundamental property of the rare gas solids.
The structure of the delayed luminescence shows a marked dependency on the excitation density. The shift of the decay structure to shorter times with increasing density is explained in a recombinational model for electrons and holes. Numerical simulations within the frame of this model are presented, which reproduce the measured date within good accuracy.