Дрейф електронів і атомів в полі лазерного випромінювання і його вплив на оптичні та магнітні характеристики монокристалів та наномірних плівок - Автореферат
Вплив дрейфу електронів та атомів на оптичні, магнітні та електричні характеристики напівпровідникових кристалів та наномірних плівок. Методи скорочення наносекундних і пікосекундних лазерних імпульсів, технологія формування субмікронних фазових структур.
Аннотация к работе
Саме комплексний підхід до вивчення впливу змін, які виникають в середовищі під дією лазерного випромінювання, на характер взаємодії лазерного випромінювання з матеріалами і на параметри лазерних пучків дозволить не тільки підняти ефективність і технічні характеристики вже відомих методів та оптичних елементів, але й знайти нові підходи і розробити нові схеми та матеріали для оптичних інформаційних технологій. Але, крім такого, очевидного результату індукований лазерним випромінюванням дрейф (ЛІД) електронів може приводити до зміни й інших характеристик напівпровідників. Мала товщина багатошарових наномірних плівок дає можливість не тільки досліджувати дрейф електронів і атомів під дією наносекундних і пікосекундних лазерних імпульсів, але й за рахунок значної зміни оптичних характеристик цих плівок під дією ЛІД знайти практичне застосування цьому ефекту. ЛІД електронів викликає велику зміну показника заломлення (n) в області виходу лазерних пучків з напівпровідникових кристалів, що приводить до порушення повного внутрішнього відбивання, впливає на самодефокусування лазерних пучків і характер руйнування кристалів лазерним випромінюванням, а також може використовуватись для сканування наносекундних і пікосекундних лазерних імпульсів. В рамках дисертаційної роботи розглядались такі основні фізичні явища і ефекти: вплив ЛІД електронів, який виникає за рахунок фотонного тиску, на нелінійну зміну показника заломлення в напівпровідникових кристалах, та викликані ним нові ефекти такі як порушення повного внутрішнього відбивання, астигматизм самодефокусування в анізотропних кристалах і особливості руйнування тонких напівпровідникових кристалів лазерним випромінюванням;У вступі обгрунтовується актуальність, визначається мета та задачі роботи, дається перелік методів досліджень, відмічається наукова новизна та практична цінність отриманих результатів, приводяться дані про апробацію роботи та особистий внесок автора, а також дані про структуру та обєм дисертаційної роботи.Додаткове збільшення концентрації електронів за рахунок вкладу ЛІД електронів в нелінійну зміну показника заломлення за рахунок збільшення концентрації електронів провідності при однофотонному поглинанні з коефіцієнтом a можна оцінити як , (1) У легованих напівпровідниках з великою концентрацією рівноважних електронів провідності, які дають поглинання з коефіцієнтом a зростання показника заломлення за рахунок вкладу ЛІД електронів в нелінійну поляризацію електронів провідності можна оцінити як (4) тут e, me і с-заряд електрона, його ефективна маса і швидкість світла; n0-показник заломлення; I і w-інтенсивність і частота лазерного випромінювання; тр і te-усереднений час релаксації імпульсу електрона в зоні провідності і час життя нерівноважних ЛІД електронів; g-коефіцієнт передачі імпульсу фотона електронам; k і T-постійна Больцмана і температура. Величину потенціальної енергії її взаємодії зарядженого атома домішки з полем просторового заряду ЛІД електронів Wp можна оцінити як , (6 ) де S-площа перетину лазерного пучка, r0-товщина області локалізації просторового заряду електронів, r=(5-10)r0-відстань між просторовим зарядом електронів і зарядженим атомом домішки; e-діелектрична постійна напівпровідника. В таких плівках при великій інтенсивності випромінювання наносекундних лазерних імпульсів ми отримали різні за величиною значення кута Фарадея для лазерного пучка, який падає на плівку зі сторони шару тербію, і для пучка, який падає зі сторони шару заліза. В другій частині розділу описані результати дослідження ЛІД атомів і процесу запису інформації лазерним випромінюванням в багатошаровій наномірній плівковій структурі плівках Вивчалась плівки, які складались з шарів фталоціанінового барвника і вісмуту.Данадисертаційна робота, по суті, однією з перших, де розглядаються питання впливу дрейфу електронів і атомів, який виникає в полі лазерного випромінювання, на оптичні та магнітні характеристики напівпровідникових монокристалів і тонких плівок. Основні результати і висновки дисертації наступні: Дрейф електронів в полі лазерного випромінювання (ЛІД) в напівпровідниках за рахунок створення в локальній області високої нерівноважної концентрації електронів впливає на характер взаємодії лазерного випромінювання з напівпровідниковими кристалами і викликає сильну зміну показника заломлення (n), величина якої досягає значень ?Dn?~10-2, також може змінювати просторові й часові характеристики лазерного випромінювання. Встановлено, що ЛІД електронів в напівпровідниках приводить до порушення повного внутрішнього відбивання, є причиною більш низького порога руйнування вхідної поверхні кристалів з двофотонним поглинанням під дією наносекундних і пікосекундних лазерних імпульсів, а також, знижуючи темп рекомбінації нерівноважних електронів за рахунок просторового розділення електронів і дірок, впливає на фотопровідність і дифракційні характеристики динамічних граток зміни n створюваних лазерними пучками. Ця різниця зростає зі збільшенням інтенсивності лазерного випр