Взаимодействие акустических волн и лазерных пучков с индуцированными решетками и доменными структурами в сегнетополупроводниковых кристаллах ниобата лития - Автореферат
Разработка концепции и принципов взаимодействия акустических волн и лазерных пучков с периодическими структурами в виде решеток и доменов в сегнетопьезоэлектрических кристаллах. Создание на этой основе нового поколения акустоэлектронных приборов.
Аннотация к работе
Необычное сочетание превосходных линейных и нелинейных оптических и упругих характеристик кристаллов ниобата лития, их значительные изменения при допировании ионами группы железа, воздействии термического отжига и оптического облучения с одной стороны находят широкое применение, а с другой стороны являются преградой для более широкого их использования. Малое внимание было обращено и на взаимодействие акустических волн с фотоиндуцированными структурами в сегнетопьезоэлектриках и, в частности, ниобате лития. Разработаны и реализованы оптоакустический и лазерный способы формирования индуцированных решеток и периодических доменных структур в ниобате лития, допированном ионами с переменной валентностью. В частотных спектрах распространения акустических волн через индуцированные решетки и периодические доменные структуры, сформированные в ниобате лития, обнаружены и изучены полосы полного отражения и полосы полного пропускания волн в широком частотном диапазоне, что позволило отнести подобные кристаллы к классу фононных кристаллов. Обнаружена и исследована генерация второй акустической гармоники на периодической доменной структуре в ниобате лития при параметрическом взаимодействии двух акустических волн, распространяющихся в противоположных направлениях, а также генерация второй гармоники при нелинейном взаимодействии акустической волны с периодической доменной структурой.Во введении дается краткая общая характеристика проблем изучения взаимодействия акустических волн и оптических пучков с периодическими структурами - доменами и решетками, сформированными в сегнетоэлектриках, допированных ионами с переменной валентностью. Далее в первой главе рассмотрены известные способы формирования пространственно периодических структур в виде решеток и доменов, отмечены их достоинства и недостатки. Возникновение отрицательной компоненты пьезоэлектрического поля с ростом концентрации свободных электронов и увеличением амплитуды акустической волны приводит к частичной, а затем и полной компенсации поля спонтанной поляризации, т.е. к возникновению локальной переполяризации в областях пучностей стоячей акустической волны - возникновению структуры доменов типа «голова к голове». Другое доказательство того, что данная периодическая структура образована доменами, а не является обычной фоторефрактивной решеткой, состоит в обнаружении нами генерации второй гармоники поверхностной акустической волны, что возможно только на доменной структуре. Сложность исследований заключалась в том, что в решетках соседние слои отличаются значениями диэлектрических постоянных, показателей преломления и модулей упругости вследствие значительных градиентов фотоиндуцированных полей, а в доменных структурах диэлектрические проницаемости и модули упругости одинаковы во всех доменах и различаются только знаками на границах.
План
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Список литературы
Ведущие рецензируемые научные журналы и издания, входящие в перечень ВАК
1. Калимуллин Р.И. Инверсные домены в ниобате лития / Голенищев-Кутузов А.В., Калимуллин Р.И. // Спб. : Письма в ЖТФ. 1997. Т. 23. № 22. С. 34-38.
2. Калимуллин Р.И. Возникновение доменной структуры в ниобате лития под действием лазерного излучения / Батанова Н.Л., Голенищев-Кутузов А.В., Калимуллин Р.И. // М. : Изв. РАН. Сер. физ. 1998. Т. 62. № 2. С. 384-386.
3. Калимуллин Р.И. Фотоиндуцированные домены в ниобате лития / Голенищев-Кутузов А.В., Калимуллин Р.И. // Спб. : ФТТ. 1998. Т. 40. № 3. С. 531-533.
4. Калимуллин Р.И. Лазерная генерация акустических волн на периодической доменной структуре в ниобате лития / Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Калимуллин Р.И. // М. : Акуст. ж. 2000. Т. 46. № 3. С. 581-585.
5. Калимуллин Р.И. Индуцированные домены и периодические доменные структуры в электро- и магнитоупорядоченных веществах / Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Калимуллин Р.И. // М. : УФН. 2000. Т. 170. ? 7, С. 697-712.
6. Kalimullin R. Nonlinear interaction of SAW with periodic domain structures in LINBO3 crystals / Batanova N., Golenishchev-Kutuzov A., Golenishchev-Kutuzov V., Kalimullin R. // Philadelphia : Ferroelectrics. 2003. V. 285. P. 321-325.
7. Калимуллин Р.И. Отражение и преломление ПАВ на периодической доменной структуре / Батанова Н.Л., Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Калимуллин Р.И. // М. : Акуст. ж. 2004. Т. 50. № 5. С. 581-585.
8. Калимуллин Р.И. Роль ян-теллеровских ионов в формировании кластерных и доменных структур в перовскитоподобных оксидах / Батанова Н.Л., Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Калимуллин Р.И. // М. : Известия РАН. Сер. физ. 2004. Т. 68. № 12. С. 1694-1696.
9. Калимуллин Р.И. Роль ян-теллеровских ионов в оптическом формировании доменов в ниобате лития / Батанова Н.Л., Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Калимуллин Р.И. // Спб. : ФТТ. 2006. N. 48. № 11. С. 2017-2021.
10. Калимуллин Р.И. Распространение высокочастотных акустических волн через структуру ян-теллеровских ионов в ниобате лития с железом / Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Калимуллин Р.И. // Спб. : ФТТ. 2008. Т. 50. № 6. С. 1068-1070.
11. Калимуллин Р.И. Влияние ян-теллеровских деформаций на структурно- и магнито-упорядоченные состояния в перовскитоподобных оксидах переходных металлов / Богданова Х.Г., Булатов А.Р., Голенищев-Кутузов В.А., Калимуллин Р.И. и др. // М. : Известия РАН. Сер. физ. 2008. Т. 72. № 8. С. 1225-1227.
12. Калимуллин Р.И. Перестраиваемый акустический резонатор на фотоиндуцированной решетке в ниобате лития / Батанова Н.Л., Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Калимуллин Р.И. и др. // Спб. : Письма в ЖТФ. 2009. Т. 35. В. 4. С. 1-5.
Монография
13. Калимуллин Р.И. Индуцированные доменные структуры в электро- и магнитоупорядоченных веществах / Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Калимуллин Р.И. М. : Физматлит, 2003. 136 с.
Работы, опубликованные в материалах международных конференций и симпозиумов
15. Kalimullin R. Interaction of laser radiation with system optically induced domains / Golenishchev-Kutuzov A., Efimov E., Kalimullin R., Golenishchev-Kutuzov V. // Proc. SPIE. 1997. V. 3239. P. 246-248.
16. Калимуллин Р.И. Обращение волнового фронта ультразвуковых пучков на периодических доменных структурах в пьезоэлектриках / Батанова Н.Л., Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Калимуллин Р.И. // VII межд. научно-техн. конф. «Радиолокация, навигация, связь» : Материалы докладов. Воронеж, 2001. Т. 2. С. 1272-1275.
17. Калимуллин Р.И. Преобразование и обработка оптических, акустических и радиочастотных сигналов на фотонных, фононных и магнонных кристаллах / Батанова Н.Л., Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Калимуллин Р.И. // Труды Девятой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники». Таганрог : Таганрогский гос. радиотехн. ун-т, 2004. Часть 2. С. 120-121.
18. Калимуллин Р.И. Акустооптический фильтр на фоторефрактивной решетке в ниобате лития / Батанова Н.Л., Богданова Х.Г., Булатов А.Р., Калимуллин Р.И. и др. // Международная научная конференция «Актуальные проблемы физики твердого тела» (ФТТ-2005): Сборник докладов. Минск : Издательский центр БГУ, 2005. Т. 2. С. 499-500.
19. Калимуллин Р.И. Влияние ян-теллеровских деформаций на структурно- и магнито-упорядоченные состояния в перовскитоподобных оксидах переходных металлов / Богданова Х.Г., Булатов А.Р., Голенищев-Кутузов В.А., Калимуллин Р.И. и др. // Первый международный, междисциплинарный симпозиум «Среды со структурным и магнитным упорядочением» (Multiferroics-2007) : Труды симпозиума. Ростов-на-Дону : Южный федеральный университет, 2007. С. 83-84.
20. Калимуллин Р.И. Акустоэлектронные устройства на фотоиндуцированных решетках и периодических доменных структурах / Батанова Н.Л., Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Калимуллин Р.И. // XV Международная научно-техническая конференция «Радиолокация, навигация и связь. RLNC-2009» : Сборник докладов. Воронеж : НПФ «САКВОЕЕ» ООО, 2009. Т. 3. С. 1784-1790.
СПИСОК ЦИТИРУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Prokhorov A., Kuzminov Yu. Ferroelectric crystals for laser radiation control. London: Hilger, 1990.
2. Гуляев Ю.В. Акустоэлектроника - российский приоритет // Радиотехника и управление. 2002. ? 2-3.
3. Shur V.Ya. Advanced Dielectric, Piesoelectric and Ferroelectric Materials - Synthesis, Characterization and Applications. Woodhead Publishing Ltd, 2007.
4. Леманов В.В. Сегнетополупроводники // Физическая энциклопедия. М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. Т. 4. С. 475.
5. Рытов С.М. Электромагнитные свойства мелкослоистой среды // ЖЭТФ. 1955. Т. 29. № 5. С. 605-612.
6. Петров М.П., Степанов С.И., Хоменко А.В. Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике. СПБ.: Наука, 1992.
7. Владимирцев Ю.В., Голенищев-Кутузов А.В. Индуцированное светом изменение скорости ультразвуковых волн в ниобате лития // ФТТ. 1980. Т. 22. ? 1. С. 217-218.
8. Valdivia C.E., Sones C.L., Mails S. et. al. Ultrashort-pulse optically-assisted domain engineering in lithium niobate // Ferroelectrics. 2006. V. 340. P. 75-82.
9. Ostrovskii I.V., Nadtochiy A.B. Multidomain ultrasonic transducers // J. Appl. Phys. 2008. V. 103. P. 104107.
10. Paturzo M., Grilli S., Ferraro P. et al. Optical characterisation of erbium doped LINBO3 poling properties // J. Appl. Phys. 2008. V. 104. P. 014103.
11. Calamiotou M., Chrysanthakopoulos N., Papaioannou G. Dinamics of photodeformations and space charge field in photorefractive Fe:LINBO3 studied with synchrotron area diffractometry // J. Appl. Phys. 2007. V. 102. P. 083527.
12. Брысев А.П., Михалевич В.Г., Стрельцов В.Н. Параметрическое обращение нелинейных акустических волн // Письма в ЖЭТФ. 2002. Т. 75. В. 11. С. 660-663.