Теорія фотопружного ефекту в ізотропних середовищах. Структурні перетворення та оптичні властивості халькогенідних стекол. Калориметричні дослідження та Раманівська спектроскопія. Опис поляризаційно-оптичного методу вимірювання фотопружних постійних.
Аннотация к работе
Халькогенідні стекла трисульфіду мишяку відносяться до числа матеріалів, перспективних для використання в якості оптичних середовищ при виготовленні різних елементів інтегральної оптики і оптоелектроніки, а також лазерної техніки [1]. Як відомо, променева міцність матеріалу визначається його оптичною якістю (ступенем однорідності, наявністю або відсутністю механічних напруг і домішок), від якого залежать лінійні та нелінійні втрати випромінювання на поглинання і розсіяння.Значення коефіцієнтів лінійних втрат і двохфотонного поглинання визначалися за експериментально виміряним залежностям інтенсивності світла, що проходить через зразок (I) від інтенсивності (I0) світла, що падає на зразок, які мали сублінійний характер (рис. При цьому спостерігається збільшення ширини забороненої зони (Eg) стекол, зниження їх щільності ?, зменшення показника заломлення від n = 2.71 до 2.48 і коефіцієнта двохфотонного поглинання від ?=0.37 до 0.15см/МВТ (рис.1.2.), що супроводжується відповідним зростанням значення порога променевої міцності Ib (див.таблицю1.1.). На основі порівняльного аналізу спектрів КР стекол трисульфіду мишяку в області валентних коливань показано, що зі зростанням Ті і Vi в матриці структури скла збільшується концентрація структурних одиниць As2S4/2, As3/3, S8, Sn. При такому зростанні ступінь розпушення структури, щільність і швидкість ультразвуку в склі As2S3 зменшуються і відповідно зменшується динамічна стійкість скла, виражена через пружні модулі. При варіації умов синтезу стекол As2S3 із зростанням температури розплаву і швидкості його гарту (за винятком умов (Т1, V2)) спостерігається низькочастотний зсув "бозонівского" максимуму від 26 см-1 в (Т1, V1) до 20 см-1 в режимі (Т3, V3), що супроводжується збільшенням радіуса структурної кореляції R в гомогенному наближенні будови стекол і довжини L структурної кореляції в ланцюговому наближенні.Круговий полярископ складається з таких елементів (рис2.1.): джерела світла (1), поляризатора (2), (3) і (5) - двох чверть хвильових пластинок, фотопружного матеріалу - 4, аналізатора - 6, екрану або фотодетектора 7. Оптичні перетворення, що відбуваються в круговому полярископі можна описати таким чином: 1) поляризатор перетворює звичайнесвітло в плоскополяризоване; 2) перша фазова пластинка перетворює лінійно-поляризоване світло в поляризоване по кругу; 3) друга фазова пластинка відновлює лінійно-поляризоване світло; 4) аналізатор затримує або пропускає світло залежно від того, темне або світле поле полярископа використовується. Установка елементів полярископа і зразка при компенсації виконувалася по методу Сенармона [14]: 1-джерело світла; 2-поляризатор; Компенсація за методом Сенармона виконувалася наступними етапами: 1) видаляють першу пластинку ?/4; 2) повертають систему поляризатор-аналізатор так, щоб їх осі коливань були нахилені в розглянутійточці моделі під кутом 45° до напрямків ?1 і ?2; 3) вісь другої фазової пластинки ставиться паралельно осі поляризатора; 4) повертають аналізатор до повного гасіння світла в розглянутій точці. Якщо аналізатор повернути за годинниковою стрілкою на кут ?=k?/2 (?-кут між площиною поляризації променя, що вийшов з поляризатора і напрямом одного з головних напрямків в досліджуваній точці зразка), то вісь його поляризації стає перпендикулярною до площини поляризації променя А10, створюючи повне гашення світла.
Вывод
1. Встановлено, що незалежно від природи структурних одиниць які формують матрицю досліджених халькогенідних стекол: а) деформаційно-поляризаційний коефіцієнт L1>L2, тобто перерозподіл електронної густини завжди більший у напрямку деформацій;
б) статичні фотопружні постійні C1IC2 мають відємний знак.
2. Показано, що тетраедричні структурні одиниці GES4/2 у матриці системи Ge-S обумовлюють додатні значення відносної пєзооптичної постійної , а скла які побудовані на основі пірамід ASS3/2(систем As-S) характеризується відємним значенням В.
3. Встановлено, що в стеклах системи Ge-As-Sв околі 50мол.%GES2 реалізуються нульові значення відносної пєзооптичної постійної.
2. Борн М.,Вольф Э. Основы оптики.- М. .Наука, 1973,719с.
3. 73 Балакший В.И. .Парыгин В.Н.,Чирков Л.Е. Физические основы акустооптики.- М. .Радио и связь, 1965, 280с.
4. Дьелесан Э.,Руайе Д. Упругие волны в твердых телах.Применение для обработки информации. Пер.с франц.Под ред.В.В.Леонова.- М..Наука,1962, 422с.
5. Березина Е.Е.,Левенберг В.А. .Лунтер С.Г. Фотоупругий эффект и поляризуемость стекол.-Физ.и химия стекла, 1977,т.3,с.617- 623.
6. И.В. Фекешгази, К.В. Май, Н.И. Мателешко, В.М. Мица , Е.И. Боркач Структурные преобразования и оптические свойства халькогенидных стекол As2S3 Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. 8, с.986-989.
7. А. Фельц. Аморфные и стеклообразные неорганические твердые тела М., Мир, 1986, 558с.
8. О.Б. Кондрат, Р.М.Голомб, Н.І. Попович, В.М. Міца, О.Є.Петраченков Раман-спектри і структура аморфних плівок Bi2S3 та As2S3 Фізика і хімія твердого тіла, 2009,Т. 10, № 3,c. 576-581.
9. V.I. Mikla. Photoinduced structural changes and related phenomena in amorphous chalcogenides // J. Phys. Condens. Matter., 1996, 8, pp.429-448.
10. Д.Г. Семак, В.М. Різак, І.М. Різак. Фото-термоструктурні перетворення халькогенідів, вид.Закарпаття, Ужгород,1999, 392 с.
11. О. Паюк, І. Ліщинський, О. Стронський Властивості стекол As2S3 легованих марганцем: калориметричні дослідження та Раманівська спектроскопія, Фізика і хімія твердого тіла, 2011, Т. 12, № 3, с. 594-597.
12. Е.Ф. Венгер, А.В. Мельничук, А.В. Стронский. Фотостимулированные процессы в халькогенидных стеклообразных полупроводниках и их практическое применение. Академпериодика, К.2007, 283 с.
13. N. Mateleshko,V. Mitsa, E. Borkach. Raman spectra and electron microscopic investigations of the sections of modified As2S3 glasses // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics, 2004, 7 (3), рр. 235-238.
15. Дорелли А.,Райли У. Введение в фотомеханику (поляризационно-оптический метод). Пер.с анрл.Под ред.Н.И.Пригоровского. М.: Мир, 1970,464с.
16. Лаццау Л.Д.,Лифшиц Е.М. Теория упругости.- М.:Наука, 1965, 315с.
17. Березина Е.Е. .Найденова Т.В. Фотоупругие постоянные безкислород ных стекол.- В кн.: УШ Всесоюзная конференция по методу фотоупругости. Материалы, т.1,Таллин,1979, с.152-153.
18. Татевский В.И. Строение молекул.- М.,Химия, 1977, 512 с.
19. Немилов С.В. Вязкость и упругие свойства стекол системы As*s и их валентная структура. - Физ. и химия стекла,1979, т.5, М,с.396-409.
20. Оптический коэффициент напряжения стекол Ge-As-S.В.И.Феделеш,Ю.Ю.Рубиш,Т.Н.Мельниченко,И.М.Юркин.- В кн.: Всесоюзная конференция "Неорганические стекловидные материалы и пленкина их основе в микроэлектронике". М.,1983,с.85.