Радіаційно- і термоіндуковані оптичні властивості кристалів YAlO3 та LiNbO3 - Автореферат

Львівський національний університет імені Івана ФранкаАВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук Науковий керівник: Офіційні опоненти: Провідна установа: доктор фізико-математичних наук, професор Матковський Андрій Орестович, Національний університет “Львівська політехніка”, завідувач кафедри напівпровідникової електроніки. доктор фізико-математичних наук, професор Шпотюк Олег Йосипович, Львівський науково-дослідний інститут матеріалів Науково-виробничого підприємства “Карат”, заступник директора; кандидат технічних наук, Космина Мирон Богданович, Науково-технологічний концерн “Інститут монокристалів”, науково-дослідне відділення оптичних і конструкційних кристалів, заступник директора. Захист дисертації відбудеться 23 жовтня 2002 р. о 1530 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.051.09 при Львівському національному університеті імені Івана Франка (79005, м. З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Львівського національного університету імені Івана Франка (79005, м.Монокристали ітрій-алюмінієвого перовськиту YALO3 (ІАП), активовані іонами рідкісноземельних елементів (РЗЕ), використовуються в ролі активних середовищ для створення твердотільних лазерів, що генерують у видимій та ближній інфрачервоній областях спектру.1 Так, на основі активних середовищ ІАП-Nd3 створені ефективні лазери з діодним накачуванням, що працюють в околі 1,08 мкм та 1,3 мкм.1 Можливість одержання стимульованого випромінювання в області 1,5-3 мкм на основі кристалів ІАП, активованих іонами Er3 , Ho3 та Tm3 , відкриває широкі можливості їх використання в системах для досліджень атмосфери, а також для медичних застосувань, зокрема лазерної хірургії. Фотохромні властивості, нещодавно виявлені в кристалах ІАП, легованих марганцем, відкривають перспективу їх використання для оптичного запису інформації 3 та обмеження інтенсивності оптичного випромінювання.4 Проте відомі випадки, коли наявність ЦЗ в кристалах підвищує ефективність люмінесценції іонів-активаторів за рахунок передачі енергії накачування від ЦЗ до іонів-активаторів. Крім цього актуальність дослідження впливу іонізуючого випромінювання та температурних обробок на оптичні властивості кристалів ІАП та НЛ продиктована вимогами, які висуваються щодо надійності роботи елементів приладів на основі цих кристалів в екстремальних умовах. Метою дослідження було встановлення механізмів радіаційно-і термоіндукованих змін оптичних властивостей кристалів ІАП та НЛ, легованих іонами рідкісноземельних та перехідних елементів, і встановлення природи ростових та індукованих ЦЗ в даних кристалах.У першому розділі представлено огляд літературних даних про кристалічну структуру, особливості вирощування, фізико-хімічні та оптичні властивості кристалів ІАП та НЛ з точки зору використання їх в ролі матриць активних елементів твердотільних лазерів, генераційні властивості іонів РЗЕ в кристалах ІАП та НЛ, а також дані про нові можливості використання кристалів ІАП, легованих марганцем, для оптичного запису інформації та обмеження інтенсивності оптичного випромінювання. Незважаючи на те, що дослідженню ЦЗ в кристалах НЛ (переважно бездомішкових) присвячена значна кількість робіт, природа ЦЗ в кристалах НЛ залишається дискусійною. Можливість використання кристалів НЛ в якості лазерної матриці вказує на необхідність дослідження кристалів НЛ, легованих іонами РЗЕ, а саме дослідження механізмів виникнення та природи ЦЗ в даних кристалах та ролі домішкових іонів в цих процесах. У третьому розділі представлено результати комплексного дослідження ростового та індукованого забарвлення номінально чистих кристалів ІАП, та кристалів ІАП-Nd, ІАП-Tm, ІАП-Но, яке включало в себе встановлення взаємозвязку ростового забарвлення кристалів з технологічними умовами одержання кристалів, а також дослідження радіаційно-і термоіндукованих змін оптичних властивостей цих кристалів. Нестабільність температурних режимів в процесі вирощування кристалів ІАП проявляється як у морфології булі кристалу, так і в ростовому забарвленні кристалу.Показано, що ростове забарвлення свіжовирощених кристалів ІАП зумовлене як відхиленням складу кристалу від стехіометричного (R=Y2O3/Al2O3>1), так і наявністю неконтрольованих домішкових іонів групи заліза та неізовалентних іонів при концентраціях 10-3-10-2 ваг.%. Під дією зовнішніх впливів (температурна обробка, опромінення УФ світлом, g-квантами, електронами та нейтронами) в кристалах ІАП та НЛ відбувається перезарядка ростових дефектів, що присутні в кристалах. Показано, що область стабільного поглинання 48000-16000 см-1, індукованого в кристалах ІАП зовнішніми впливами, можна умовно розділити на три області: 48000-36000 см-1, 36000-27000 см-1 та 27000-16000 см-1. В кристалах, легованих цими іонами, спостерігаються ті ж самі ростові та індуковані ЦЗ, що є характерними для кристалу ІАП.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ