Эффекты взаимодействия электромагнитных волн в кристаллах со структурой халькопирита тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ
|
Сусликов, Леонид Михайлович
АВТОР
|
||||
|
доктора физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Киев
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
1994
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.10
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
V* О А
с аиа'да
0 п нацюнальна академ1я наук укратни
Шститут ф1зики нап!впров1дник!в
На правах рукопису
СУСЛ1КОВ ЛЕОН1Д МИХАЙЛОВИЧ
ЕФЕКТИ ВЗА€МОДИ ЕЛЕКТРОМАГН1ТНИХ ХВИЛЬ В КРИСТАЛАХ 13 СТРУКТУРОЮ ХАЛЬКОШРИТА
01.04.10 - физика катвпровщнишв та д^елсктрикгв
Автореферат дисертацн на здобуття наукового ступени доктора фкзико-математичних наук
КиТв -1994
ДисортаШя е рукопис
РоОота виконана в Науково-досл!дному 1нститут1 ф1зики та xlMii
твердого т1ла Ужгородського державного ун!верситету
0ф1ц1йн1 оионенти:' доктор ф1зико-математичних наук,нрофесор Вакуленко Олег Васильович доктор ф!зико-математичних наук.ггрофосор . Фвкешгаз1. 1штваи- В1нцеевич. доктор"ф1зико-матемвтичних наук.професор Тронько Володимир Дмитрович
Пров1даа орган!зац1я - 1нститут ф!зики HAH УкраКии, м.Ки$в
Захист В1д0удэться _19Э5 р. о_П__год.
на зас1даны1 Спец1вл1зовано1 ради Д 016.25.01 при 1нститут1 ф1-зшш нап1впров!дник1в HAH УкрЫни за адресов: 252650 м.Ки1в-28, проспект Науки,45
3 дисертащею можна ознайоыитися в 01бл1отец1 1нституту Фхзики HanlBnpoBiдник1в HAH Укра1ни за адресою: 252650 м.КиХв-28, проспект Науки,45
Автореферат роз1сланий "* ____ 1994 р.
Вчений секретар Спец1ал1зовано1 ради доктор ф1зико-математичних наук
1щенко С.С.
' . ■ 3
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальд1сть_робдти. Р1зясман1тя1стъ оптичних властивостей то7 та !нто1 сполуки визначаеться в к!нцевому рахунку явищами взасмодН падаючопо електромагн1тного вштром1нювання з твердим т!лом. 3 другого боку, досл!дкення них явит е дкерелом ваяливо! 1нформац11 про структуру енергвтичних зон кристалгчних сполук, про характер м1катомно! взаемодП, II законом!рност! та особливост!, без знания яких немокливе прогнозуваяня сполук з заданов сукупнютю влас-тивостей та створення ттрпстро!в з заданими характеристиками.
В зв'язку з цим актуальными е вксперимвнтальн! досл1давння вфект!в взаемодП елекгромагн1тного випром1нювання з кристалами структури халькоп1ри?а. Це великий клас сполук А1В111С2?!
ii ту v тт ттт 71
• А1 В^ Сд , 0!tpeмí представшая якого достатньо вивчв-н! I'знаходять практична вяхорастання. В двяких кристалах виявле-нн 1 спектралънпз паротин днстарс12них кривих показник!в заломлен-ая - так звана. 1зотропаа точка (1Т). Разом з 'там практично в!д-сутн! в!домост1 про характер та динам!ку зм1н структури енергв-тичнпх зон халькоп!рнтшСс сполук при прикладанн! до них зовн!шн!х збурень, знания яках дрзволяе з одного ооку прогнозувати створен-ня оппгших пристроХв з первстроюваними характеристиками, а з другого - вязначата ст!Ак1сть параметр!в систем до зовн!ш1х збурень. В1дсутве таков ф!зичне обгрунтування природа виникнення 1Т в халысоШритннх кристалах. II зв'язок з параметрами зонно! структура, характер зсуву 1Т при прикладанн1 до кристалу зовн!ш-н!х збуронь, законон!рност1 цього зсуву та IX зв'язок з трансфор-мац!ео зонно! структури кристалу.
Ще один аспект, прлваблшчий увагу до потр!йних халъкошрит-них сполук, пов язан з ефэктами просторово! дисперсН (ГЩ) танзо-
ра д1електрично! проникност!. В кристалах даного класу сполук во-на практично не досл!дхена. Незвакаючи на слабкий характер проя-ву, ИД може приводити до ряду як1сно новкх ябищ, як1 не мокуть оута пояснен! в мехах класично! кристалооптики. Кристалл 18 структурою халькоп!риту е в цьому план! надзвичайно ц!кавими оО'ектами, оск!льки волод!ють гиротроп!ею 1 дозволяють дата одно-значну в1даов1дь на дане питания, а в сукупн1с?1 з маючим ы!сце перетином диспарсШних кривих показник!в заломлення - розробити новий тип вузькосмугових селективних оптичних ф!льтр1в. 0кр1м цього, не установлена природа гиротропИ в даному клаС! сполук.
Все це визначае актуальнЮть експериментальних досл!дкень ефект!в частотно! та просторово! дасперсИ в кристалах структура
халькоп!риту та розшярення на основ! одвржаних данях сферн 1х «
прикладного застосування.
Най01льш типовими представши ами с!мейсгва кристал!в 1з структурою халькоп1риту е т!огаллат срЮла та т1огаллат када!я. В дан!й робот1 вони виОран! за модельн1, оск1льки результата, одержан! для цих сполук, е загальними для всього кпасу халъкоп!рит-них сполук.
Мета робота полягала в сл1дуачому;
1.Досл1дати характер трансформацН вершини валентно! зони криста-л!в к&еБ^ .1 СсК^Бд при прикЯаданн! до них механ1чних няпруг 1 зм!н! температури та установити причини, як! вазначають законо-Шрност! та осоОливост! температурних 1 Оаричних зм!н явищ частотно! та просторово! дасперсИ в кристалах структура халькоп!ри-та.
2.Установити ф!зичн! причини, як! приводить до виникнення 1Т в кристалах 1з структурою халькоШрита.
3.Досл1дити эфекти ПД та характер II прояву в ан!зотропних крис-талах э 1Т. Установитн природу виникнення гаротроп!I в халъкоп!-ритних отолуках.
4.Розробити ф1зичн! основа побудовп вузькосмуговнх селективних оптпчних ф1льтр1в нового типу, перестроиваних по частот! та характеру ф!льтрац!1, як! володЮТъ впсокима спектральними параметрами.
5.Досл!дитп взаедазв'язок споктральних парамэтр!в св!тлоф!льтр!в з оптичнима характеристика?;® крастал!в та розробита критерИ набору матер!ал1в для робочих олемент!в ф!льтра.
6.Розробити та обгрунтувата принцшш розшрення функцЮнальних моаливостей ф!льтр!в.
Науковий напрятк, розвитку якого п1дпорядкована дисврта-ц!я - ефекти частотно! та просторово! даспарсИ в нових нап!впро-В1ДНПК0ВИХ сполуках складного складу.
Вперше для кристал!в 1з структурою халько-п!рята та дефектного халькоп!рита встановлено характер та динам! -ка змШення р!вн!в вершини валентно! зони при змШ температуря кристала та прикладанн! до нього однов!сного тиску р!зно! ор!ен-тацИ. Встановлено особливост! прояву ефект!в просторово! диспер-с11 в оптичних спектрах ан1зотропних кристал!в, як! волод!ють 1зотропною точкою. Встановлено природу гиротропП та виявлено структурну одиницв, яка обумовлюе II внникнення в халькоп1ритнях сполуках. Встановлено характер заленяост! м!з величиною гиротро-п1! та концентрацию кат!онгая ваканс!й в реш1тц! кристала. Виявлено законом!рност! та особливост! кутово! дисперс!! явида взае-модИ мод в крнсталах структура халькоп!рита,встановлено характер залежност! ефектавност! взаемодН в!д товвдни кристала.
Одержан! результата даоть змогу глибше вникнути в сутнгсть ф!зичних процес!в та явщ,' як1й!дбуваються в кристалах 1з структурою халькоп1рита, сприяють побудов! ц!л1сно1 картини явищ взае-модП падаючого вшром!ншання з твердим т1лом. Практична ц!нн1сть результата робота.
I.Розроблено ф!знчн1 основи, устр1й та принхшп д!1 вузькосмугових селективних широкоадертурних оптичних ф!льтр!в нового типу, пере-строгоаних по частот1, ампл1туд! та характеру ф1льтрац11 на осно-в1 гиротрогшнх кристал!в з 1зотропною точкою. Досл1джено спект-ральн1 характеристики ф1льтр!в. Простота конструкцИ, доступ-н!сть виготовлення, велик! кутова апертура та еелективн!сть роб-лять ц! ф!лътри перспективними для широкого використання в р1зних галузях науки 1 тегн1ки, зокреыа астрофззиц!, квантов1й електро-ниц1, системах шдводаого та косн1чного зв'язку, простроях контролю чистота зовн1шньо1 середа та !ипих прастроях. де потр!бно одерканвя вшгроы1нхшання високого ступеня »юнохроыатизацН. Одер-аан! досл!дн1 зразки ф!льтр1в..
г.Баерое встановлено взаемоз'вязок и!а спектральними параметрами св!тлоф!лътр1в та оптичннми властиэостямн кристал!в. Розроблено кратер!I внбору катер!ал1в для робочнх елеиент!в ф!льтр!в. Вперое розроСлено та ф!зично обгрунтовано методе покрадання спектральних параметр!в розроблених ф!льтр1в.
3.РозроСлено принципе зд1йснення частотно! перестройки ф!льтр1в. Розроблено селективни! оптичний ф!льтр на кристал! тюгаллату кадм!я, якиЗ «клена шрестрошати в диапазон! 0,46... 0.51 кхм.
4.Вперое показано та обгрунтовано необх!дн!сть врахування гирот-п11 при досл1дженн1 двозалошпшчих властивостей кристал!в з 1зотропною точкою.
5,Вперше розроблено ф!зичн! принцшш розширвння функцЮнальних можливостей оптичних ф!льтр1в "нового типу. На кристалах т!огалла-ту ср!бла розроблено оптичн! ф!льтри двох та трьох спектральних л!н1й, а також ф!льтри, як! можна перестроювати по характеру ф1льтрац1! в!д в!докремлення випром1н»вання одн1б! ф!кссвано! довхини хвил! Х0 1зотропно1 точки до селекцИ двох наперед зада-них довжин хвиль та х^, не сп1впадаючих з \0.
Зо512§1Ен1ст^1_обдрхнтован1сть отриманих в дисартац!I результат забезпечуеться використанням сучасних високоефективних методов розв'язання поставлена задач. Експериментальн! досл{дже-ння виконан! на сучасних високоефективних спектральних приладах. Про достов!рн1сть та обгрунтованЮть результата свШать в!дтво-рюван{сть результата експериментальних досл!джень, виконаних на кристалах р!зних парт1й та 1х узгодаэння з результатами теоретич-них розрахунк!в. Розрахунки виконан! на сучасних ЕОМ. Конкретн! конструкцН оптичних ф!льгр1в перев!рялись шляхом виготовлення експериментальних зразк!в, досл!даенням 1х спектральних характеристик, в1дтворюван1стп спектральних параметр!в та 1х сп!впадан-яям з розрахунковими значениями. Запропонован! теоретично методи покращання спектральних параметр1в, методи зд!йснення перестройки частота та характеру ф1льтрацП багаторазово перев1рялись на експериментальних зразках 1 спостер1галось узгодження експериментальних даних з теоретичними.
Особистий внвсок автора дисертацП. У дисертацП представле-я! результата самост!йних багатор!чних досл!джень автора. Безпо-зередньо автору наделять постановка 1 обгрунтування завдань дос-п!дкень, вир1шення питань експериментальних досл!дасень, проведения експериментальних доел!дхень, анал!з та 1втерпретац1я одераа-
них результатов, розробка ф!зичних основ побудови вузькосмугових селективних оптичних ф!льтр!в нового типу, проведения розрахунк!в на ЕОМ, створення експериментальних зразк!в оптичних ф!льтр!в з потрЮними спектральними параметрами, розробка ф!зичних основ перестройки оптичних ф!льтр!в по частот! та характеру ф1льтрац!1, метод!в покращання характеристик ф1льтр!в, критерПв п!дбору ма-тер1ал!в для ф!льтр1в нового типу, вдосконалення експериментальних метод!в досл1д*ення оптичних властивостей кристал!чних спо-лук. Сп1вавторами роб!г виконувався комплекс завдань, пов'язаних э синтезом та одержанням кристал1чних сполук високо! оптично! якост1 -та однор1дност! 1 необх!дних розм!р1в, ор!ентац1ею криста-л!в, Шдготовкою експериментальних зразк1в, налагодхенням та вдосконалення^ експериментальних установок для досл!дження оптичних. властивостей кристал!в та спектральних характеристик ф!льт-р!в.
Загальна постановка проблеми та обгрунтування завдань дос-л!дженъ, вс! висновки, а такок основн! положения, як! виносяться на захист, наленать повн1стю автору ц1е! робота.
Основн! положения, як! виносяться на захист.
1.Характер та динам!ка зм!щення енергетичних р!вн!в вершини валентно! зоне кристап!в та СДСа^д при прикладанн1 до них зовн1шн!х збурень. Визыачна роль вказаних фактор!в в зм!н1 оптичних властивостей кристал!в 1з структурою халькоШриту.
2.Перевага в!д'емного вкладу крайових переход!в над додатковнм вкладом високоенергетичних - основна причина виникнення 1Т та 1н-версИ знака двозаломлення в кристалах структури халькоп!рита.
3.Ф1зична природа особливостей в оптичних спектрах хаяькоШритних кристал!в з 1зотропною точков - просторова дисперс!я та ефект на-
сичення р!зниц! фаз.
4.Молекулярна природа виникнення гиротропИ в халькоп!ритних спо-луках. Основна причина трансформац!! гиротропних властивостей при переход! халькоп!рит-дефектний халькоп!рит - зб!льшення концент-рацП кат!онних ваканс!й.
б.Розробка та обгрунтування ф!зичних основ побудови вузькосмуго-вих селвктивних оптичних ф!льтр1в нового типу, перестроюваних по частот! ! характеру ф!льтрац!1, а такоа метод!в покращання Ix спектральних параметр!в.
Апробац!я робота. Основн! результата роботи допов!дались на Всесоюзна ковференцН "Потр!йн! нап1впров!дники та !х застосува-ння", Кишин!в, 1979; Всесоюзна конференц!! "Матер!али для опто-электрон!ки", Ужгород, 1980; Науков!й ceci! Ради АН УРCP по проблем! "Ф!зика нап!впров!othkîb", Ки1в, 1982; Всесоюзн!а нарад! по по оптоелектрониц!, Узкгсрод, 1985; III Всесоюзн!й конференц!! по спектроскоп!I комб!нац!йного розс!юзання св!тла, Душанбе,1986; II Всесовзн!й конференц!I "Матер!алознавство халькоген!дних ! ки-сеньвм!стимих нап!впров!дник!в Черн!вц!, 1986; Всесоюзн!й конференц!! "Потр!йн! нап!впров!дники та Ix застосування", Кши-н!в,1987; XX Всесоюзному з'1зд! по спектроскоп!I, Ки!в, 1988; V11 Всесоюзн!й конференц!! по ф!зиц!, х!м!1 та техн!чному засто-суванню халькоген!д!в, Уагород, 1988; Науков!й cecîl Ради АН УРСР по проблем! "Квантова электронна", Ужгород, 1989; V111 М!жнародн!й конференц!! "Потр!йн! багатокомпонентн! сполуки", Ки-шин!в, 1990; наукових сем1нарах в!дд!л!в МГУ !м.М.В.Ломоносова та ЮТ HAH Укра!ни.
Публ!кац!!. По матер!алам дисертац!1 опубл!ковано 82 работа, отримано три авторських св!доцтва на винаходи.
Структура та об'ем диссертац!!. Дисертац1я складаеться 1з вступу, п'яти глав, висновк!в та списку використано1 л!тератури. Бона м!стить 243 стор!нки машинописного тексту, 91 малювок, 7 таблиць та список використано! л!тератури, який мютитъ Е02 найменування.
ЗМ1СТ РОБОТИ _У_вст5ш1 обгрунтовуеться актуальность теми дисертацИ. фор-мулюютъся мета робота, И новизна, практична цхннхсть, науков1 положения, як1 виносяться на захист, стисло викладаеться основний зм!ст робота.
_В_перо1Й_глав1 розглядаеться явище взаемодИ електромагн!т-них хвиль, поляризованих у взаемно перпендакулярних площинах та експериментальн! ефекти його прояву в оптичних властивостях ан1-зотропних кристал!в з 1зотропною точкою. Дано феноменолог!чний опис процесу взаемодИ мод, що поширюються в кристал!. Показано,
що в!дпов1дальною за взаемо-д1ю ортогонально поляризованих мод е просторова даспер-с1я тензора д!електрично! проникност! кристалу, зокрема гиротроп!я. Наведено результата досл!даэнь аномального пропускания системи, яка складаеться з двох схрещених поляризатор!в та розташовано! м!ж ними ор!ентовано1 плоско-паралельно! пластини, виготовлено! з кристалу, який мае 1зотроп-
л Т,атн.еЭ
МалЛ.Система поляризатор (П)-кристал (К)- анал1затор (А) 1 II спектральна характеристика.
ну точку (мал.1). Оптична в!сь кристалу установлюеться паралельно або перпендикулярно головному напрямку одного 1з поляризатор!в. Св1тло поширюеться в напрямку, перпендикулярному оптично! вtel. Пропускания Т(М тако! системи характеризуемся вузькою смутою, локал!зованою на довжин! хвил! XQ та описуеться виразом:
Sin2 -d tön2 +An2l,/2 X
T (А.) =--------------- , (I)
ДП э
1 + (—Г ön
де An i ön - л1н!йне та циркулярне двозаломлення кристала в!д-пов!дно; d - товщина кристала. Установлено, що найО!лъш эфектив-на взаемод!я мод в1дбуваеться в спектралън!й облает!,де ön ¿|Дп|. Даеться вив!д t анал!з основних параметров та сп!вв!дношень, ха-рактерних для вказано! взаемод!! мод. Показано, що поеднання ги-ротропП та IT створотть передумови для розробки вузькосмугових селективних оптлчних ф!лътрхв нового типу.
_ЙР2га_глава присвячена досл!даенню ефект!в частотно! та про-сторово! дисперсИ в кристалах 1з структурою халькоп!рита. НаЯ-б!льш яскравим проявом частотно! дисперсИ е двозаломлення, ана-л!з особливостей якого дае змогу зробити достов!рн1 висновки про характер зм!н валентно! зони кристала, зокрема !! вершики, уста-новити ф!зичн! причини виникнення IT, проел!дкувати взаемозв'язок явищ взаемод!I мод з особливостямн зонно! структури кристалу.
В дан!й глав! приводяться результата досл1джень двозаломлення кристал!в CdGa2S4 (0,45...2,2 мкм) 1 AgGaS2 (0,47..Л,0 мкм) при прикладанн! однов!сного тиску Р (0... 14'I06 Па) р!зного на-прямку ( Р[|с 1 Рхс, с - оптична Bicb кристала) та при 3míhí температури Т (77...380К). Кристалл AgGaS2 í CdGa9S4 мають тзотропну точку на довжинах хвиль 4974 А та 4907 А вцдаовтдно.
Двозаломлення кристал1в додаткове при А. < Х0 I в!д'емне при \ > > Х0, при переход! через Х0 мае м!сце 1нверс1я знака Ап.
Для тхогаллату кадмгя установлено зм!щення кривих дисперсИ Дп(Я) в короткохвильову область спектра при зростанн! РЦс 1 зменшенн! Т та в довгохвильову - при Рхс 1 зростанн! Т. В1дп'о-в1дним чином зм1вдеться I спектрально положения 11. Величина Дп с лШйною функщею тиску I температуря. Зм1щеш1я-г1Т п!д тиском -лШйне, описуеться коефШентом |йА0/с1Р| = 1,6-КГ9 мкм/Па як при Р||с, так 1 при Рас. Знак ко&ф1циента додатковий при Рас 1 в!д'емний при РЦс. Температурке змицення 1Т - нелШйне, охоплюе диапазон довжин хвилъ 0,46...О,51 мкм при зм!н! Т в!д 77 до 380 К
«
отримано дисперс1йн! залежност! коеф1д1ента л!н1йного п'езог двозаломлення ( сШ1/с1Р Па-*) х температурного коефщ!-
ента двозаломлення (йДп/й!Г Ю-6 К-1).
Интерпретащя одержаних результата виходила !з сШдуючих установление факт1в. По-перше, двозаломлення кристалу можна пред-ставити як суму двох вклад!в: вкладу Дг^ високоенергетичних переход! в в глибин! смути власного логлинання та вкладу Дп^ крайових мхкзонних переход!в, тобто Дп = Дх^ + Дп^. Тод! виникнен-ня 1Т можна пояснити взаемною компенсацию двох вклад!в протилеж-ного знаку. Оск!льки 1Т локал1зован8, як правило, поблизу краю поглинання, представляв !нтерес визначення знака вкладу крайових переход!в в двозаломлення халькоШритних кристал!в. Задача е актуальною, оск!льки на даний час немае однозначно! в1дпов!д1 на дане питания. По-друге, температуря! 1 баричн! зм!ни двозаломлення визначаються, в основному, зм!ною вкладу крайових переход1в.
В рамках одноосциляторно! модел! можна показати, що вклад
крайових переход!в в двозаломлення описуеться виразом
д,, . _»_ , <2!
» v,
дэ Е_- середня ширина заборонено1 зони, Л - кристал!чне розщешв-
о
ння вершини валентно! зони, п -середн!й показник заломлення.
Зм!на величини вкладу крайових переход!в п!д тиском описуеться виразом:
^£2 = 1 -J_ [ ____4___]
(3)
dP 2Йе_е(ЗР i - в ®
S в
тобто визначаеться зм1ною п!д тиском параметр!в Е_ i Д.
о
В результат! анал!зу отриманих даних установлено сл!дуючх законо-м!рност! зм!щення енергетичних р!вн!в вершини валентно! зони:
1) dZg/dP > 0 при РЦс 1 dEg/dP < 0 при Рхс, тобто р!вн! Г3 ! Г2+Г4 зм!щуються в б!к високих енерПй при РЦс ! низьких енерг!й при Р х с (Г3 ,1 Г2 + Г4 - верхн!й та нижн!й р!вн! вершини валентно! зони в!дпов!дно).
2).|dEg/dP| = const при PJc ! Р±с, тобто швидк!сть зм!щення piB-н!в Г3 та Г2+Г4 пост!йна як при РЦс, так ! при Рхс.
3).|dEg/dP(Pgc)|>|(3Eg/dP(Pxc)|.тобто швидк!сть зм!щення р!вн!в Г3 та ?2+Г4 при Р|с перевицуе швидк!сть !х зм!щення при Рхс.
В!ддал!к в!д краю поглинання вклад крайових переход!в описуеться виразом:
-2
ail_(E,P) = ----1--( д + Р). (4)
^ 2п Z - dP
Eg - Е
Оск!льки в!ддал!к в!д краю Дп = Дх^ + Дп^ < 0 i зменшуетъся з
ростом РЦс, то зв!дси вишшвае, що вклад крайових переход!в в!д'емний. тобто Лп^ <01 зростае по модулю з ростом РЦс. Отже, dA/dP > 0 при Р|с, що узгодауеться з даними досл!даень ефект!в прояву ПД в спектрах крайового поглинання т!огалату к8д-м!я. При Pj-c вхд'емний вклад крайових переход1в зменшуеться 1 двозаломлення зростае в облает! прозорост!. IT е насл!дком спектрально! компенсацП двох вклад!в в Лп протилекного знаку: в1д'ем-ного вкладу крайових переход!в та додаткового вкладу високоенер-гетичних. Напрямок П змШення в!дбивае характер зм1ни в!д'"емного вкладу крайових переход!в.
Анал!з зм!н двозаломлення в1ддал!к в!д краю поглинання приводить до слхдуючих результат!в:
1).dA/dP > О при Р|с i dA/dP < 0 при Рхс.
2). |dA/dPj = const при Р|с та Pj-c.
2).|dA/dP(P|c)i < |dA/<!P(Pxc)| , тобто diydP < d(r2+r4)/dP при Pjc та Рхс, тобто никчерозташований р!вень Г2+ Г4 б!льш чутливий до зовн1шш х збурень.
Результата температурних досл!даень двозаломлення т!огаллату кадм1я св!дчать про сл!дуючий характер трансформац!! вершини валентно! зони:
1). dEg/diT <01 dEg/dl = const. Отже, р!вн! Г3 1 Г2+Г4 зм!ща-ються в б!к високих енерг!й при.зниженн! Т, причому швидк!сть 1х зм1щення пост!йна.
2). dA/dT <01 dA/dT = const, тобто швидк1сть зм!щення никчероз-ташованого р1вня Г2+Г4 б!льше, н!ж р!вня Г3.
3).В1д'емний вклад крайових переход!в зростае при знижэнн! Т. Тому IT зм!щуеться в короткохвильову область при зменшенн! Т.
Законом!рност! баричних залекностей двозаломлення AgGaS2
под!бн! таковнм для СйСа234 1 визначаються там же характером зм1-щення р!вн!в ГТу 1 Гб7 верпшни валентно! зони ( Г?7, 1 Гб7 -верхн!й 1 наян!Я р!вень вершини валентноI зони в!дпов!д-
но). В1дзначена слабка залэжн!сть Ал ! спектрального полокення 1Т в!д тиску в пор!внянн! з СсЮа^Бд. Так, 6Л.0/(ЗР = - 0,350-Ю-9 мкм/Па при РДс 1 0,275-10 3 мкм/Па при Рас. Коеф!циент ДАп/йР одного порядку для АзСаБ2 та СйСа234. Враховуя, що Ап^^^ = = 10 Дп сйСа^Зд' це св1Дчить Щ30 велику ст!йк!сть ф!зичних пара-метр!в т!огаллату ср!бла по в!дношенню до тиску. Причина цього м!ститься в тому, що А^аБ^, в!др!зняеться в!д С<ГСа234 двома обставинаш:
1.в!дсутн1стю кат1онних ваканс!Й в кристал!чн!й реш!тц1;
2.наявн!стю сильно! г!бридизац!1 й-стан!в кат!она А^ з р-станаш ан!ова Б.
Ц1 два факторл визначають р!зницю в величин! та дисперс!! двоза-
ломлення та СйСа25д.
Оск!льки переходи, активн! в поляризацИ Ехс , в
а р!вень Гб7 утворений переважно <1-станами то просл!дху~
еться явний зв'язок м!к ступ!нню р-<1 - г!бридизац!! та величиною
в1д'емного вкладу крайових переходов.
1накше втдбуваеться трансформац!я вершини валентно! зони
при зм!н! температури кристала. Анал!з температурних зм!н
двозаломлення приводить до суИдувчих результат!в.
1.В облает! температур 250 < Т < 365К р!вн! ! Гб? зшщу-
ються в область високих енерг!й при зменшенн! Т. Причому.темпера-
турна зм!на Дп в!дбуваеться в основному за рахунок зм!щення Е ,
о
тод1 як А зм1шхзться незначно. Про цв св!дчить мала величина ЗМ1НИ Ап (10 ) В1ддал1к в1д краю 1 значна змша (~Ю ) в
окал! краю. У вс1й облает! спектра 'dAn/dl > 0. Р1вн! зм!щуються с пост1йною швидк!стю, причому твида!сть нижчерозташованого р!в-ня Г6у б1льша, н!ж Г7у. Цэ вшимвае з того, що в!ддал1к в!д краю дп(Т) - л!н!йне, тобто dA/dl = const у вс!й област1 температур.
2.При 120 < Т < 250К швидк!сть зм!ни Eg зменшуеться 1з зменше-нням Т, тобто в!дбуваеться зменшення швидаостей зм!щення р!вн!в вершини валентно! зони. Це приводить до того, що при пониженнi Т кожна наступна крива Дп перетинас попередню в двох точках Е^ .1 Е^ (Е^ < Ej). а криву, яка в!дпов!дае комнатшй температур! в точках EÍ и (Е^< Е-[< Ер EjJj > Ед, ). Вперше установлено, що темпе-ратурний коеф!щент dAn/dT для кристала AgGaSg дв!ч! змхнюе знак в облает! прозорост!: dAn/dT > О при Е >Е^ 1 Е <Ет та dAn/dT < 0 при Е^ < Е < Е^. Визначен! умови перетин!в, одержан! анал!тичн! сп!вв!дношення, як! 1х описують. Показано, що причина спостер!гаемих явиц м!ститься в особливостях ам!щення р!вн!в вершини валентно! зони в досл!джуваному диапазон! температур.
3.При Т* I20K р!вень Г7у зупиняеться 1 при. Т < I20H починас зм!щатися в б!к менших ёнерг!й. Р!вень Г6у продовжуе зм!щуватися у тому же напрямку, однак швидк!сть floro зм!щення зменшуеться таким чином, щоб виконувалась умова dLA/dT = const. При подалыпо-му зниженн! Т р!вень Г6у також спочатку зупиняеться, а пот!м по-чинае зм!щуватися в б!к менших енерг1й. Причому швидк1сть його зм!щення менша, н!ж р!вня Г7у. При цьому dEg/dT > 0 при Т < < I20K i кожна наступна крива An зм!щуеться в низькоенергетичну область в!дносно попередньо!.
Температурна залежн1сть спектрального положения IT в1добра-
жае характер температурного зм!щення Е_.
о
Таким чином, особливост! температурних те б.аричних залежное-
тей двозаломлення тиогаллату срЮла 1 кадм!я повн!стю визначають-ся характером та динам!кой зм!щення енергетичних р!вн!в вершини валентно! зони-
В ц!й сам!й глав! досл1дауються характерн! особливост! проя-ву ефект!в просторово! дисперс!! в оптичних спектрах халькоп!рит~ них кристал!в, як! волод!ють 1Т. Едина природа !х походаення дае змогу ствердхувати, що вони властив! ан!зотропному нецентросимет-ричному кристалу дов!льно1 симетр!!, яки! мае 1Т. Окр!м розгляну-того в перш!й глав! аномального пропускания системи ПКА це сл!ду-юч! ефекти. I.Особлив1сть в спектр! двозаломлюючо! !нтерференц!1 на довжин! хвил! 1Т. При досл!дяенн! Дп кристал!в АараБ? 1
. ■ , С<1Са23^ виявляеться, що спектр двозаломлюючо! !нтерференц!! мае вигляд,показаний на мал.2. В!н характеризуеться двома особливостями: одна спостер!-гаеться на довжин! хеил! 1г, друга - в довгохвильов!й об-
3 2 10 12 3
ласт! спектру на довжин! хвил! о ' о
( 7600 А та 6300 А для
Мал.2.Схематичний спектр двозаломлюючо! !нтерференц!1 св!тла в кристалах СйК^Бд та AgGaS2. С(1Са234 1 А&Са32 в!дпов!дно). Показано, що перша аномал!я зобов'-язана сво!м походженням гиротропИ пристала. Друга - спостер1га-еться на довжин! хвил!, де р!зниця фаз АФ = 2ъ1Ап/\ досягае на-сичення.тобто бАФ/бЯ = 2тШ\ (йЛп/сЗЛ ~Ап/\)= 0. I! походаення не пов'язано з гиротройею кристала, 1 вона спостер!гэеться у вс!х кристалах, як! мають 1Т.
Практична значимость одвржаних результат!в полягае в тому, що перша аномал!я дае можлив!сть однозначно визначити порядки !н-
терференд1йни2 полос, використовуя т1льки один зразок,.а друга -указуе полосу максимального порядка, починая з яко! порядки наступил* полос зменшуються. По ц1Я причин! вона називаеться точкою реверса. Б!льшв того, спостереження друто! аномалии е признаком наявност! II в даному кристал! (при в1дсутност! гиротропН чи ло-калЗзацИ IT в облает! поглинання).
По причин! малост! параметра гирацП, який.на 1-2 порядка менше л!шйного двозаломлення звичайно вважаеться, що пом!тний вплив гиротропН мокливий лише в сам!й IT, а спектральне положения 1 порядки экстремумов с к £ ±1 пош!стю визначаються диспер-с!ею дп. Показано, що при мал!й дисперсИ An в окол! IT може 1снувата в!дносно протягнута область спектра, де вплив гиротропН е переважаючим 1 Boro необх1дно враховувати при визначенш поряд-кхь ькстремумхв. Анал1зуя вплив просторою! дисперсИ на трансформации спектра двопроменезаломлюючо! 1нтерференц!1, останн!й умовно можна розд!лити на три облает!:
I).|An|<< ön ; 2).область поравняких, величин |An| ! ön (|An|/ön = = 0,5...2); 3). |An| » Six .
За рахунок слабко! дисперсИ ön в пор1внянн! з An, в облас-
т!, де |Дп|<< ön, спостер!гавться слабка зм!на р!зниц! фаз, що
приводить до пом!тного уширенняю екстремум'а в IT. Значне спотво-
рення спектра спостер!гаеться ! в облает!, де |An| a. ôn. В облас-
т1, де |Лп|>> ön, впливом гиротропН можна нехтувати. Спектральне
область взаемодН хвиль, що поширюються в кристал! визначаеться,
по-перше, сп1вв!дношенням величин jAn| ! ön, по-друге, сп!вв!д-
ношенням крутизни дастарс!йних кривих An та ön. Для кристалу
о
AgGa32 вона становить ~ 50 А в окол! IT.
Таким чином, вплив ПД приводить до зменшенно! к!лькост! екс-
тремум!в !нтерференц!1, що веде до росту пояибки эксперименту при зростанн! товщини кристала. Тому вим!рювання доц!льно проводити на кристалах, товщина яких задов!льняе умов! pQd < тс/2, где р0 -питоме обертання на KQ.
2.3никнення лШйного дихро!зму на довзош! хвил! IT. Дослидоння крайового поглинання CdGa^ при р!зних поляризац!ях падаючого св!тла ( ЕЦс та Бас ), який знаходитъся в стан! однов!сного стискання Р|с та Рас ( Р = 0...I4-IO ° Па ), а такоз при 3Míhí температури Т (77...400 К), показуютъ траясформац!ю виду аномал!I на довамн! хвил! IT. При Р|с . окр!м зм!щення IT в область коротких X, в!дбуваеться зростання величини структури на \0, при Рас - ÏI зменшення. При зникэнн! температури ампл!туда аномал!I на \Q зростае. Структура, що спостэр!гаеться в спектрах поглинання,! р!зний характер !! прояву одержать пояснения в рамках кристаллооптики з урахуванням просторово! дисперс1! ! пов'язуються з rapoтроп!ею кристала. Зм!на ампл!туди аномалИ пов'язуеться з р!зним характером змхщення р!вя!в Г3 1 Г2+Г4 вершини валентно! зони при Pflc ! P.AC. Показано, що при РЦс р!вн! зм1щуються в б!к зростання енерг!й прямих м!кзоних перэход!в Г3 - Tj ! Г2+Г4 - Pj( Гр дно зони пров!дност! ClGa^S^}, причому кристал!ч-не розщешгення А зростае ( А = Е (Eje) - Е (Бас) ). Таким чи-
о о
ном, ан!зотроп!я крайового поглинання зростае, що приводить до зростання структури на XQ. При Рас мае м!сце протилекна картина. Установлено, що як А, так ! \Q е лШйними функщями тиску.
Одержам дан! св!дчать про перевагу вкладу тетрагонального стискання в некуб!чний кристал!чний потенц1ал CdGagS^ над вкладом, обумовленим зм1щэнням aHioHiB !з р1вноважних тетраедр1чних полоаень.
Досл!джёння впливу температури на характер прояву ГЩ в Сс1Са2Б4 показус, що охолодження крисгала зм!щуе особлив!сть на краю поглинання в короткохвильову область спектра (0,46 мкм), а нагр1вання -в довгохвильову (0,51 мкм). При цьому спостер!гаеться характерне зростання структури при охолодженн! в!д 400 до 140 К. При Т <140 К мае м1сце незначне зменшення величини структури. Вказан1 зм!ни вояснюються температурним зм!щенням р!вн!в Г3 та Г2+Г4, в результат! якого зм!нюсться А. Внасл1док аномально! тем-пературно! зм!ни шрини заборонено! зони СйЮг^Бд в поляризацП ЕЦ.с при Т<140 К, величина А 1 спектрально положения 1Т с нел!-н1йними функц!ями температури.
В_трет1й_глав1 приводяться результата досл!джень гиротропИ кристал!в А€Са52 1 СйСа254 та з'ясовуються причини, що приводить до 1! виникнення в потр1йних халькогешдних сполуках !з структурою халькоп1рита. В даних сполуках ефекти гиротропИ дозволяються т!льки в напрямках, в1дм!нних в!д оптично! в!с1, що створюс труд-нощ! при !х експериментальному досл!дженн1. Цим пояснюеться вель-ми обмежене коло об'ект!в 1з структурою халькоп!рита, гиротроп!я яких досл!джена в достатньо повному об'ем!. В робот! використову-сться методика, запропонована в И], яка дозволяе вид!ляти на фон! л!н!йного Ап ефекти гиротропИ. До кристал!в з 1Т вона засто-сована вперше . В зв'язку з цим-розглядаються характерн1 особливост! використання ц!е! методики, пов'язан! з !снуванням 1Т. В результат! виконаних досл!джень одержан! криви дисперс!! питомого обертання кристал!в А£СаБ2 (при поширенн! випром!нювання в нап-рямку (1001) ! С1Са234 (при поширенн! випром!нювання в напрямках 11001 та 11103). Одержан! дисперс!йн! залежност! компонент 1 (А^аБ^, 1 £.,2 (СйСа^) тензору гирац!!, як! описують оп-
тичну активн1сть кристал!в АдРа£2 та (МСа^. В 1Т А£СаБ2 (А-0= = 4974- А): р(Х0)= 520 град/мм,; = 3.88.10"3. Для (Жа^
49ОТ А): Риооз^ = 13'1 град/М". ^^Хд) = 0.90.10"4, р[110](Хо) = 8,6 град/мм,. в12(Я.0) = 0,59-Ю-4". Анал!з одержаних результата св!дчить про молекулярний механ!зм виникнення гирот-ропИ в потр!йних халькоп!ритах. Це передбачае наявн!сть деякого хромофора оптично! активност!, тобто структурного групування ато-М1в, в1дпов1дально1 за виникнення оптично! активност!. В структур! цих кристал!в мокла вид!лити деформован! тетраедри С^А^11, V ТТ ТУ 7Т тт ттт
С &2 ' С А2 В2 > Як1 утворюють спиральн! ланцюзки в напрям-
Т ТТТ УТ
ках <100 >. В кристалах А В вздовя в!с! [100] ланцюнки за-
кручуються в напрямку, який зворотн!й ходу годинниково! стр!лки, звдова £0101 — по ходу годинниково! стр!лки, що обумовлюв р!зний знак обертання в напряглках С1003 1 СОЮ]. Сукупн1сть ланцшк!в вздовз оптично! в!с! волод!е тоя властиэ!стю, що будь-як! два по-ряд розташован! лашдаки закручуються в протилекних напрямках. Тому вздовж оптично! в!с! оптична активн!сть в!дсутня. Установлю-еться зв'язок м!ж спиральною пер!одичн!стю в просторовому розта-шуванн! тетраедр!в ! просторовою ор!ентащею вказ!зно! по-
верхн! тензора гирацИ, кутовою дисперс!ею питомого обертання в плсщинах (001) ! (010). Одержуе пояснения пропорщйна залезкн1сть величини питомого обертання. в!д величини тетрагонального стискан-ня кристалу.
В кристалах СЮа2Б4, особливЮтю структури яких е наявн!сть впорядковано! посл!довност! вакансхй Сй ( дв! ваканс!! на элемен-тарну ячейку), тетраедр СА2В2 приймае вигляд БСсЬСа^, да о -ваканс!я. Внасл!док ваканс!й Сй кожен ан!он утворюе теиер зв'язки т!льки с трьома кат!онаш. Ур!вноваження сил, д!ючих на ан!он,
приводить до повороту Bícl ланцю«к1в в площин! (001) на деякий кут в1дносно напрямк!в 1100) I (0103, що пояснюе поворот перер!зу вказ!вно1 поверх«! тензору гирацИ кристал!в симметрИ .4 площиною (001) в!дносно кристалограф!чних осей.
Установлено, що причиной зменшення питомого обертання при переход! AgGaS2 - CdCa2S4 с виникнення кат!оних ваканс!й.
Показано, що за гиротроп!ю AgGaSg в!дпов1дальн! прям! м!ж-зонн1 переходи Г6у - Г6с, як! дозволен! в поляризац!! EUc. Ен&рг:я переход!в - 2,94 еВ. Ртвень г6у в сполуках aV^C^-утворений перевакно d-станами одновалентного кат!она. Тому гирот-
Q
poní я AgGaS2 обумовлена в основному 4d - станами срЮла.
В кристалах CdGagS^ основний вклад в гиротроп!ю дають прям! м!жзонн1 переходи Г3 - Г.,, як! дозволен! в поляризацИ ЕЦс 1 як: визначають м!н!мальну ширину заборонено! зони Ногаллату кад-м!я (3,44 эВ).
Четверта_глава присвячена розробц! ф!зичних основ побудови вузькосмугових селективних оптичних ф1льтр!в нового типу. Основою створення таких ф!льтр!в е поеднання в одному кристал! гиротроп!! та IT. Побудова ф!льтра та його спектральна характеристика показан! на малЛ. Ф1льтр працюе сл!дуючим чином. Випром!нювання, па-даюче на кристал в поляризацИ Е|с, на довжин! хвил! IT зазнае повороту площини поляризацИ на «/2 1 пропускаемся другим поляризатором. При в!ддален! в!д IT виникае л!н!йне двозаломлення 1 оптична активн!сть виявляеться як эл!птичне двопроменезаломлен-ня. Тому пропускания ф!льтра в спектральн!й облает! поза IT обу-мовлено явищами 1нтерференцИ 1 описуеться виразом (I).
Досл!джено основн! спектральн! параметри ф1льтр!в на гирот-ропних кристалах структури халькоп!рита, як! мають IT: пропускан-
ня, виб!рков!сть, контраста!сть, кутова апертура. Пропускания ф!льтра визначаеться в!дцален1стю IT в!д краю поглинання 1 втра-тами,.пов'язаними з в!дбиванням в!д поверхонь складових елемент!в ф!льтру. Для ф!льтр1в на AgGaS2 та CdGa^ пропускания складае Ю...15Ж. Використання просв!тляючих покритт!в дозволяе зб!лыпи-ти ефективн!сть ф!льтрац!1 до 20...30%. Селективн!сть визначаеться виразом:
W-Р ± (2,56а2 + 4ß2),/2]
1 /2 ----------:—;-----' (5)
1с(а + ß^)
де аз (бАп/сЗА)^=^0 - крутизна дисперс!йно! криво! Ап(А.) в окол!
IT; ß = (dön/dXJ^Q- швидк!сть зм!ни Сп(М в окол! IT. 0ск!ль ки ß = (10~1... туватися виразом
-1 -?
ки Э=(10 ...10ь)а,то для оц!нки селвктивност! мояна скорис-
1з (6) вишшвае, що для п!двищення селективност! ф!льтр!в необ-
х!дно вакористовувати кристалл з м1н1мальною величиной сп!вв1дно-
шення р0/а. Для ф!льтр!в на AgGaS2 (р0= 520 град/мм в напрямку
[100], а = 1,71 10 _4, А-1) та QäßsuS. (р = 13,1 град/мм в на-
_(■ о , о
прямку [100], а =4,22 10 ° А ') виб1рков1сть АА.1/2= 13,5 А i
узгоджуеться з теоретичними розрахунками.
Розглядуван! ф!льтри характеризуються тако» паразитяим фоном,який зосереджений в перших Сокових максимумах А.., t Xg, розта-шованих з обох стор!н в!д IT. Конграстн!сть ф!льтра визначаеться як
т. А?) дпа. о) р ч
у =---1—* =11 + (---]-1 0,11 . (7)
T(Ä,0) ön(\1>2)
Характерно,що контрастн!сть даних ф!льтр!в не заложить в!д складу
кристала 1 завади складае Тип кристалу визначае т!льки
спектральне положения бокових максимум!в. •
Кутова апертура оптичних ф!льтр1в на гиротропних :кристалах симетр!! 42п! описуеться виразами:
Т(Хп,ф,е) = Sin2 <* С9§1«е_С2§в) , 0 2 Созф
У(Ф,6) - !-----Со§2<е_Со§е-------- ,2 f ¡(8)
ЗСозф Sin (5 co§2$_cose) 2 СОБф
коРо = Мф.в) ---- >
^ чах
де ф - кут mí* проекц!ею пром!ня на площину (001) 1 в!ссю [100); 6 - кут м!ж променем 1 плотиною (001); к(ф,6) = = 11,60 - 1,68 Ю-1 (1-Соб2ф)1/Совб. Суттевою перевагою в пор1вня-нн! з в!домими св!тлоф!льтрами е незалеин!сть довгини хвил! вид!-ляемо! jiihíí в1д кут!в пад1ння випрокпнквання на ф!льтр. Експери-ментальн! крив! кутово! дисперсИ параметр!в ф!льтра на кристал! AgGaS2 знаходяться в повному узгодкенн! з теоретичними розрахун-ками. 1з них випливае, що розглядуван! ф!льтри мають надзвичайно велике кутове поле зору, яке складае 40 стерад!ан. Н1 один 1з в!домих св!тлоф!льтр!в не мае тако! кутово! апертури. Бона обме-куеться в основному кутовою залежн!стю явищ в!дбивання св!тла.
Виходячи з вимог, як! висуваються до параметр!в ф1льтр!в, розроблен! критер!! виОору матер!ал!в для вказаних ф!льтр!в нового типу. Установлюються оптимальн! сп!вв!дношення Mis такими характеристиками кристал!в як Дп, бп, а, р, pQ.
Розглядаеться можлив!сть побудови вузькосмугових ф!льтр1в нового типу, перестроюваних по частот!. Досл!джено два подходи до
вир1шення дано! задачи. Перший полягае в використанн! неперерЕНо-
го ряду твердое розчин!в кристал!в, крайн! склада яких мають IT.
С ц!ею метою досл!джено спектралып параметри оптичних ф1льтр1в
: о
на кристалах AgGaíS^ Se^.í XQ= 8100 A, pQ= 118 град/мм для
AgGaSe2) при х = 0...0.4 та оптичш властивост! кристал!в, якi
визначають спектралъну характеристику ф!льтра. Показано, що при
замщенн! с!рки селеном IT неперервно зм!щуеться в спектральному
о о
диапазон! в!д 4974 А (х=0) до 5800 А (х=0,4). Характер змхщення -
нел!н!йний. Величина питомого обертання р0 при цьому зменшуеться
в1дпов!дно в!д 522 до 290 град/мм, а крутизна а В1Д 1,74-Ю-4 -4 °-1
до 1,0-10 А . Визначен! вимоги до товщини активного елемента
ф!льтру 1 селектившсть перестроюваних ф!льтр!в. Селективн!сть
о
ф!льтра монотонно зм!нюеться в!д 13,6 до 17 А по н!р! зам!щення с!рки селеном.
Другий п!дх!д базуеться на зм!щенн1 IT кристала, який знахо-диться п!д д!сю зовн!шн!х збурень. Результата, одеряан! в друг!й глав!, вказуать на моялив!сть побудови ф!льтру на CdGagS^ який мокна перестроювати в спектральному диапазон! О,46...О,51 мкм. В дан!й глав! досл!днуються спектральн1 характеристики ф!льтра на CdGagS^, який перестроиться шляхом прикладання до кристалу одно-в1сного тиску та зм!ни його тешератури. Прикладання одпов!сного тиску Pgc та Ri-C (0...14-10 ° Па), поряд !з зоувом IT в область коротких та довгих А. в!дпов!дно, приводить до л!н!йного зменаення пропускания, що узгодауеться з результатами досл!двевь впливу ве-личини та напрямку однов!сного стискання на величину pQ(P). За-лекн!сть р0(Р) л!н!йна як при Р|с, так ! при Рас, причому dpQ/dP (P¡¡c) = -1,04.Ю-6 град/мм Па та dpQ/dP (Pac) = = 0,58.10"6 град/мм Па. Така залаял!сть добре пояспветься харак-
тером зм1щения р!вн!в Г3 та Г2 + Г4 вершини валентно! зони при р!зних ор!ентац!ях прикладеного тиску 1 св!дчать про те, що швид-к!сть зм1цення Г3 при Р|с С1льша, н!ж при Рас.
При зм!н! температура кристалу (77...380 К) селективн!сть
о о
ф!льтра монотонно зростае в!д 20 А до 10 А при пониженн! Т в!д 380 до 77 К. Це обумовлено ходом температурно! зм!ни параметр!в А.0(Т) (див.другу главу) та р0(Т), як! визначають виб!рков!сть ф!льтра. Установлений нел1н1йний характер зм!ни р0(Т), причому в !нтервал! 77...125 К величина р0 пост!йна 1 дор!внюе 15 град/мм. При подальшому п!двищенн! температури р0 зростае до 18 град/мм при 380 К. Характер зм!ни р0(Т) обумовлен температурним зм1щенням ■ крайових переход!в, як! визначають оптичну активнЮть Сс^^Б^. При Т<125К зростае вклад перехода Г2+Г4 Г|. Аномальна темпе-ратурна зм!на енергИ цого переходу при Т<140К визначаз х!д криво! р0(Т) в ц!й температурн!й облает!. При Т<125 К селективн! власишост! ф!льтра не залегать в!д температури в зв'язку з р!з-ним характером зШш А,0(Т) ! р0(Т) в интервал! 77...140 К.
Контрастн!сть ф!льтра не зм!нюеться в досл!джуваному 1нтер-л! температур 1 складае 11%.
В ц!й сам!й глав! розробляються метода покращання спектраль-них параметра оптичких ф!льтр!в на гиротрошшх кристалах струк-тури халькоп!рита, як1 мають 1Т. Основна увага при цьому надаеть-ся п!двищенню селективност! та контрастност! ф!льтра. Розгляда-ються три метода.
В основ! першого лекить вплив ор!ентац!1 кристалу на спект-ральну характеристику ф!льтра. Досл!дкення вшшву ор!ентац!1 ви-конувались на кристал1чних ср!зах ор!ентованих шд р1з-
ними кутами до кристалограф!чних осей. Розглядаються два вар!ан-
ти: ор1внтац1я п!д р!зними кутами ф до Blcl [1001 в площин! (001) та ор!ентац!я п!д р!зними кутами £ до оптично! Blcl в площин! (100) або (010). Показано, що в першому випадку зростання кута ф приводить до р!зкого покращання селективних властивостей. Так, зм!нюючи ф в1д 0 до 44° селективн1сть ф!льтру на AgGaS2 можна зм1нювати в межах в1д 13,5 до 0,5 А. Контрастн!сть при цьому залишаеться пост!йною 1 р!вною "11%. Ф1зичною причиною, яка обумовлюе. такий ефект, е зменшення. спектрально! облает! ефектив-но! взаемод!! мод. Останне досягаеться за рахунок зменшення р0, оск1льки в кристалах симетр!! 42гп перер1з вказ!вно! noBepxHi тензора гирацИ площиною (001) ошсуеться виразом: р (\0,ф) = р(\п,0)Сов2ф. Тод1 селективность ф!льтра
АХ1/2(ф) = 1,60 — Соз2ф , (9)
де а не залехить в!д кута ф. Кутова апертура описусться виразами: Sin2 - Соз2(ф + (p)Cosa и +
2 Costp Соз2ф бп(Х.,ф,ф,8) Т(Х,ф,ф,в) = ---------------------------------------------,
Вп(Я,ф,ф,в)
У(ф,ф,0) = [---------С0821Ф_1<Р1С08---------]2 ( (10)
ЗСов2ф Совф Sin ( Í Соз21ф_+_$1Со88 , 2 Совф Сов2ф
b.jp(\a, 0,0,0)
А\1/?(ф,ф,е) - к(ф,ф,9) ---:- ,
юх
де Ап(\,ф,ф,9) = Ап(А.,0,0,0)Соз2е; <5п(Л.,ф,ф,6) » = 0п(Х,0,0,0)Соа2(ф +ф)Соз2е; к(ф,ф,Э) = 1,60 Соз2ф/Соа9.
Спектральна характеристика ф!льтр!в на ср!зах кристалу симетр! I 42п) при нормальному пад!нн! випром1нювання не заложить
bíд кута i ! описуеться параметрами ф!льтру, побудованого на
кристал! з £= 0. Це е насл!дком однаково! функцЮнально! залеж-
hoctí величин Дп(М i Оп(А.) в!д кута 5. В загальному випадку до-
в!льного пад!ння промеп!в спектральна характеристика мае вигляд: Sin2 5 Cos2(p CQS2(^iii+ 6)и + ( Ап(\,0,0,0)__}2 1/2
2 С082£ Созф Созв 5п(\,0,0,0) Соз2ф 1 Т(\,£,ф,9) --------------------------------------
+ (
Jní^OxQxQl
3n(X,0,0,0) Соз2ф <П'
»
У(?,Ф,9) = f-----Со§2Ф.Соз2(|.+ 8)------;----- ] 2
ЗСоа2е Созф Coa8 Sin ( * )
2 Соз^? Соа<р Соз9
XQptV,,0,0,0)
дх1/2(е,ф,8) = к(Е,ф,в) ^----- '
де к(5,ф,0) - 1,50 + А(£) + В(5)(1 —Соа9) - 1,68 10~1(1-Созф); Mi) - 4,97 10~1 (1-Соз|)1/2; B(g) - 13,70 + 600(1-Сов£)211/3.
Результата експершентальних досл!дкень спектральных парамет-р1в ф!льтр1в на ф та |-ср!зах кристалу AgGaS2 п1дтвердаують дан! теоретичного анал!зу. Законом1рност1 зм!ни параметр!в ф!льт-р!в визначаються формою вказ1вно! поверхн! тензора гирацИ та 11 ор1ентац!ею в!дносыо кристалограф!чних осей кристалу. Для розра-хунку конкретних значень достатньо знати лише дисперс!ю Лп в око-jií IT та величину р0 в напрямку одн!е! з осей кристалу. Розгля-даються особливоctí побудови оптичних ф!льтр1в на ср!зах р!зно! ор!ентацИ гиротропних кристалгв симотрИ 4.
В ochobí другого методу лекить змша товщини активного еле-менту фхльтра. В самому загальному випадку товщина активного елементу повинна задов!льняти умов! pQd = (2пн-1 )%/2, m = = 0,1,2.....Установлено, що зростання товщини кристала приво-
дать до niдвищення селективних властивостей Ф1льтра. Так, для
ф!льтра на AgGaS2 при m = 0 (d = 0,172 мм), m = 1 (d = 0,517 мм),
m = 2 (d = 0,862 мм), т = 3 (d = 1,207 мм) селекгивн!сгь скла-
о
дае 13,5; 9,5; 7,5; 6,5 А в!дпов!дно 1 описуеться виразом
ЛХ1/2 = К(ш) , (12)
1 /?
де k(m) = (0,391 + 0,4§2 т) . Зменшення спектрально! облает: найб!льш ефективно1 взаемодИ мод в!дбуваеться за рахунок зроста-ння вкладу л!н!йного An в загальний зеув фаз взаемод!ючих мод.
Контрастн!сть ф!льтру !з зростанням товщини знижуеться зг!дно i3
р
виразом Y(m) = [(2m+1)/(2пн-3)] . Одержан! анал!тичн! вырази, що описують кутову залежн!сть пропускания, контрастност! та селектив-hocti ф!льтр1в на кристалах pi3HQi товщини. Експериментальн! дос-л!дкення, виконан! на кристалах AgGaS2, узгоджуються з теоретич-ними розрахунками.
Ще один метод п!двищення селективност! та контрастност! ф!льр!в нового типу полягае в побудов! багатоступеневих ф1льтр1в. В самому загальному випадку такий ф!льтр уявляе собою систему, яка сладаеться 1з (п+1) посл!довно розташованих поляризатор!в (п = 2,3,4,...), !з яких кожний наступний встановлюеться у схре-щенне положения в!дносно попереднього 1 м!к якими розмИцуються п плоскопаралельних ор!ентованих кристаличних пластин однаково1 товщини d =%/2pQ. Оптична в!сь вс!х пластин встановлюеться пара-лельно або перпендикулярно до головного напрямку першого поляризатора. Характерними особливостями е використання кристал!в одного складу ! однаково! товщини. Спектральна характеристика -п -ступёневого ф!льтра мае виглад:
Sin2" îd 10112(Я) + Àn2(\)]1/2 Т(пД) -------i----------------------------(13)
« - 'Ш>2
СелективнЮть визначаеться шс ДХ1/2(п) = к(п).\0р0/ш, да k(n) = = (0,44 + 0,358п)~1/2, í зростае Í3 шдвищенням п. Контрастн!сть описуеться виразом
An о ) о _
Y(n) = I 1 + ( —b.é_)¿ } n (I4)
бпСЦ >2)
í зростае з ростом n по закону Y(n) = (1/3)211. Для опису куто-во! апертури справедлив! вирази (8), де зам!сть квадрата береться CTyniHb 2n, a k(n,<p,9) = fk(n) - A(n)(1-Cos2<p)]/Cos9, де A(n) = = 0,168 - S,4 10~2(1 - 1/П).
В якост! активних елемент!в багатоступеневих ф!льтр!в мояуть бути використан! гиротропн! кристалл р!зно! ор!ентац!1 та товишни, як! розглядалися нище. Виконан! експериментальн! досл!днення спектральних характеристик багатоступеневих ф!льтр!в на кристалах AgGaSg. Результата узгоджуються з теоретичними розрахунками.
В_п'ят!й_глав! досл!джуються та розробляються ф!зичн! приникли розширення функц1ональних можливостей використання явища взаемод!! ортогонально поляризованих мод в халькопхритних кристалах з IT. Показано, що поеднання гиротропИ та л!н!йного Ал в спектрально облает!, де |An| < 3ôn, дозволяе створити вузькосму-смугов! оптичн1 ф1льтри двох ! трьох ф!ксованих наперед заданих довхин хвиль. Устр!й ф!льтра подЮний приведеному на мал.1. Характерною в!дзнакою е товщина кристалу. Для ф!льтра двох л!н!й вона повинна забезпечувати поворот площини поляризащ! в IT на кут, кратний %, тобто d0= m/pQt де m = 1,2,3,... . Для ф!льт-ру трьох л!н!й dQ= 0,8х/ро. В першому випадку ф!льтр вид!ляе дв!
л!н!1, локал!зован! на довжинах хвиль (при т = О): Х1 2 = Х0 ± + 1,025 Х0р0/ш. Нап!вширина кокно! л!н!! ДХ1/2 = 0,738 Х0р0/га. Ф!льтр трьох л!н!й вид1ляе довжину хвил! Х0 та дв! симетрично розташован! в1дносно не! л!н!1 з довжинами хвиль: ^1,2 = ^о - 1Нап!вширина вид!ляемих л!н1й визнача-бться сп!вв!дношеннямй: ДХ1/2(Х0) = 0,716 Х0р0/1кх 1 ДЛ.1/2(*1 = 0,760 \0р0/ш. Принцип д!1 ф!льтра двох л!н!й полягае в сл1ду-ючому. Випром1нювання, поляризоване паралельно оптично! в!с! кристала, п!сля проходхення останього зазнае на довкйн! хвил! Х0 поворот площини поляризац!! на % 1 затримуеться другим поляризатором. При зм!щенн! по спектру в!д 1Т виникае зм!на Дп(Х) ! р!з-
7 7 1 /7
ниця фаз ДФ = (2%/Х)[Дп (X) + Сп (X)] <1 м;» двома ел!птично
поляризованими модами зростае з в!ддаленням в оса боки в1д 1Т.
Тому пропускания ф1льтра зростае ! при суворо визначених довкинах
хвиль Х| 1 Х2, де ДФ = Зтс, досягае максимума, шсля чого спадае
до нульового значения на довжинах хвиль, де ДФ = 4%. Експеримен-
тальн! досл!даення спектрально! характеристики ф!льтра двох л!н!й
на кристал! А^аБ? ( й = 0,344 мм) дають значения Т^.Хо) =
^ о о о
= 8___10«, Х1 = 4965 к, 7^2 = 4983 А 1 ДХ1//2 = 6 А, як! повн^-
тю узгодауються з теор!ею. Контрастн!сть складае 35%.
Для ф!льтра трьох л!н!й на А^аБ? одержан! значения:
о о о
Т(Х0,Х1,Х2) = 5...7Ж, Х0 = 4974 А, Х1 = 4962 А, ^ = 4986 А,
АХ1/2(Х0) = 6,5 А, ДХ1/2(Х1= 7,0 А. Контраста!сть - 35$. Механ!зм д!1 под!бний до принципу роботи ф!льтра двох л!н!й.
Показано, що використовуя кристал!чн! ср!зи, ор!ентован! п!д р!зними кутами до кристалограф!чних осей, або кристалл суворо визначених товщин, можна зм!товати довжини хвиль в!дф!льтрованих
»
п!н!й та Шдвищувати селективн1сть. Для Шдвидення контрастност!
використовуються багатоступенев! ф!льтрй.
В ц!й сам!й глав! розробляються оптичн! ф!льтри, як! можна перестроювати по характеру ф!льтрац11 в!д в!докремлення випром!-нювання одно! ф1ксовано! довхини хвил! Х0 до селекцИ випром!ню-вання двох наперед заданих довжин хвиль та \ як! в1др!зня-ються в!д На даний час аналог!в под!бних ф!льтр1в немае. Ф!льтр складаеться !з двох сгрещених поляризатор!в 1 розташовано-го míx ниш плоскопаралелъного кристала суворо визначено! ор1ен-тацИ 1 товщини. Кристал установлюеться з можлив!стю його повороту чи навколо оптично! в!с!, чи навколо напрямку, перпендикулярного до останньо!. Тод! при нормальному пад!нн! ф!льтр вид!ляе л!н!ю з довхиною хвил! а при поворот! на визначений кут - дв! л!н! з довхинами хвиль Х1 ! Я^» розташованими симетрично в!дносно \Q. Принцип д!1 ф!льтра полягае в зм!н! в!дстан!, що проходить пром!нь в кристал!, велйчини питомого обертання та двозаломлення-параметр!в, як! визначають характер взаемодИ мод та спектральну характеристику ф!льтра при поворот! кристалу.
Досл1дхуеться ф!зика явища та спектральн! характеристики пе-рестровваних ф!льтр!в двох тип!в на кристалах симетрии 42т. В ф!льтрах первого типу кристал вир!зуеться п!д визначеним кутом ф до Ble! Í100) ! обертаеться навколо оптични! Bici. В ф!льтрах другого типу кристал вяр!зуеться п!д кутом | до оптично! в!с! в плотин! (010) або (100) 1 обертаеться навколо напрямку, перпендикулярного до оптично! BÍCÍ.
Спектрзльна характеристика ф!льтр!в на ф-ср!зах мае вигляд:
sm2 5 С2§?1Ф_±ф2 t1 + (_____1_______)2]1/2
2 Сой2ф С03ф 6n(A.,0,0) Cos2 (ф +ф) Т(\,ф.ф) ---------------------------------------------------- .
t + [_____m^o^oi_______• j2
.....n(?L,0,0) Соэ2(ф +Ф)
д9 ф - кут повороту-пристала. В IT пристала
Т(\п,ф,ф) = Sin2 ^ -Со§21Ф_±Ф_1 . (15)
2 Соз2ф Соэф
При ф = 0 ф!лътр вид!ляе л!н!ю \Q, при визначеному кут1 фп -дв! л1н!1 1 Установлено, що для кристал!в симетрИ 42m mí-тмалъне значения кута ср!зу фт1;п= 30°. Експерименталыю показано, що для AgGaS2 при ф = 35° кут перестройки = 11°. При ц> = О
ф!льтр характеризуемся параметрами: Я. = 4976 А, д\1/?(\ ) = о и о с о
= 5,5 A, Y = 11%. При поворот! на кут фд: 4969 АД2 = А,
^1/2^1 2^ = ^ ~ 35Х* Харэктерними осоСливостями пере-
строиваних ф!льтр1в на ф - ср!зах'по Mlpi зростання кута ф е:
I. зменшення кута перестройки фд ; 2. наявн!сть дек1лькох кут!в
перестройки, як! визначаються !з умови
1Соз2(ф нр)]/[Соз2ф Соэф ] = +2к, к = 1,2,3,..., кожному з яких в!дпов!дають р!зн1 довжини хвиль i ^ вид!лясмих л!н!й; З.зм!на спектрально! в!дстан! м!а ! Х^} зменшення з ростом ф та зростання з ростом фд при даному ф.
Спектральна характеристика перестроюваних ф!льтр!в на £-ср!~ зах кристала мае вигляд:
Sin2 - --1- И + ( )2 ,1/2
2 Сов2^ Cos9 Сп(Я,0,0)
т.е.6) ---------------------------- , (16)
! + [ ]2 бп(\,0,0)
де 0 - кут повороту кристала. Показано, що £щ1п = 50°. Фхльтр
на £-ср!з! АйСаБр при |=70° характеризуется сл!дуючими парамет-
^ о о .
рами: при 9 = 0, \0= 4976 А, А\1/2(А.0) = 13,5 А, X = 11%. При поворот! на кут 9_ = 8,7° ф!льтр вид!ляе л!нИ = 4966 А, о " о
= 4986 А, ДХ1/2<*1 2> = 7,0 А, У = 35%. Особливостями дах.
ф!льтр!в по м!р! зростання кута 5 е: 1.зменшення кута еп; 2.на-яен!сть дек!лькох кут!в перестройки, як! визначаються !з умови [Соа2(£+е)]/[Соз2£Соэ9 ] = ± 2к, к =1,2,3,..., кожному з яких в!дпов!дають р!зн! довжини хвиль Л.1 1 ' V,; З.незалежн!сть спектрального положения ! ^ в!д кута ? ! зменшення спектрального 1нтервалу - V,) 3 ростом 9П при даному
Показано, що в одному порядку перестройки к селективн!сть в ф!льтрах на ф-ср!зах зростае з ростом ф по закону
_1/2 Xр{\,0,0) АХ1/2(Х1>2) = (2,825 к - 1,05) --Соз2<Ф +<Рп).
а в ф!льтрах на ?-ср!зах не заложить в!д кута При зростанн!
порядка перестройки селективнЮть в ф1льтрах першого типу знижу-
еться, а в ф!льтрах другого типу - зростае.
Контрастн!сть ф!льтр!в на ф та ?-ср!зах не залежить в!д ку-
т!в ср!зу ! визначаеться т!льки порядком перестройки, а саме
змэншуеться з ростом к.
Одержан! анал!тичн! вирази, як! описують спектральн! пара-
метри перестроюваних оптичних ф!льтр!в в залэжност! в!д ор!ента-
ц!! та товщини кристал!в симетр!! 42т.
Установлено, що вс! законом!рност! та особливост! кутово!
дисперс!! взаемодИ мод, а також характеристики перестроюваних
ф1льтр!в визначаються формою та просторовою ор1ентац1ею вказхвно!
поверх! тензора гирацИ в!дносно кристалограф!чних осей.
Сп1льн1сть одержаних резулътат!в дозволяе поширити висновки троведених досл!дкень на гиротропн! кристалл дов!льно! симетрии, як! мають 1Т.
0СН0ВН1 РЕЗУЛЬТАГИ ТА ВИСНОВКИ
1.Вперше встановлено характер та динам!ку трансформац!I зтруктури вершини валентно! зона найб!лыл тип!чних представникхв !<ласу халъкоШритних сполук - кристал!в т!огаллату ср!бла та кад-и!ю - при зм!н! температури та прикладанн! до них однов!сного зтискання р!зно! ор!ентац1!, як! обумовлюють законсм!рност! та зсобливостх температурних та баричних зм!н явищ частотно! та про-горово! дисперс!! в кристалах'структури халъкошриту. Ефект р-с1-гхбридизащ! та зростапня концентрац!! катхонних вакашпй - ф1-зичн! причини, як! визначають р!зницю температурних та баричних залежностей в ряду кристалхв А^11^^1 - А^В^Ср.
2. Виникнення !зотропно! точки та зм!на знаку двопроменеза-иомлення в кристалах !з структурою халькоп!риту - насл!док пере-заги вхд'емного вкладу крайових переход!в над додатковим. вкладом зисокоенергетичних.
3. Гиротроп!я та ефект насичення р!зниц1 фаз - ф!зичн! пришли виникнення особливостей в спектрах двозаломлюючо! !нтерфе-увгщИ св!тла в ан!зотроших нецентросиметричних кристалах, як! »аотъ 1зотропну точку.
4. Вперае досл!даэно особливост! прояву просторово! диспер-:И в оптичних властивостях халькоп!ритних кристал!в з !зогропною [•очною - резонасна структура на довгшн! хвил! 1Т в спектрах срайового поглинання, яка мае р!знкй знак в залежпост! в!д поля-шзац1! падаючого вшром!нювання. Вперше встановлоний зв'язок м!к характером прояву простэрово! дислерсН та особливостями зонно!
структура кристал!в t II трансформацию п!д д!ею зовн!шн!х збу-рень.
5. Впершэ досл!дкено гиротроШю кристал!в т!огаллату ср!бла та кадм!я в напрямку, перпендикулярному оптично! blci. Встановлено молекулярну природу гиротропИ в кристалах структура халькоп!риту. ВизначениЗ фрагмент структури, який в!дпов!дае за виникнення гиротропИ - деформований тетраедр CY1A2 В211 в спо-луках А1В111с|1 та Cy,A11qB^11 в сполуках A11B^11cJ1. Ступ1нь деформацП тетраедра визначае величину та дисперс!ю оптично! активност! 1 пов'язгна з останн!ми прямою залехн!стю. Спиральна пер!одичн!сть в просторовому розташуванн! хромофора оптично! активност! - ключ до пояснения форми вказ!вно! поверхн! тензору гирац!! та II ор!ентац!1 в!дносно кристалограф!чних осей кристал!в симетрН 42т та 4. Зростання концентрат! кат!онних ваканс!й - основна причина зм!ни гиротропних властивостей в ряду кристал!в халькоп!рит - дефектная халькоп!рит, яка приводить до зменвення ступеню деформацП нос!я гиротропИ та зменшенню оптично! активност!.
6. Розроблено ф!зичн! основи створення селективних оптичшп Ф!льтр1Б НОоОго тану, перестроюваних як по частот!, так ! по характеру ф!льтрац!1 в широкому диапазон! спектру, на гиротропниз кристалах, як! волод!ють 1зотропною точкою. Вказанх ф1льтри ха-рактеризуються надзвичайно широким кутовим полем зору(=» 40 стера-д!ан) ! не мають аналог!в. Визначено устргй та принцип робот! ф!льтра, його спектральн! характеристики, зв'язок м!х ф!зичним1 параметрами кристала 1 спектральними параметрами ф!льтра. Ochobhî переваги ф!льтр!в нового типу - простота устр!ю, легк!сть та дос-тупн!сть виготовлення, простота в поводка шй, висок! селектив-
н!сть та контрастн!сть, широке кутовв поле зору.
7. Установлено, що сп!вв1дношення ефект!в частотно1 (л!н1йне двозаломлення) та простороЕо1 (циркулярне двозаломлення) диспер-с!1 - основний фактор, який визначае характер взаемодН мод та спектральну область найС1лып ефективно! взасмодН мод, а також оптичн! параметри ф!льтра. Розроблен! критерП вибору матер!ал!в для вказаних св!тлоф!льтр!в.
8. Розроблен! метода покращання спектральних параметргв се-лективних оптичних ф!льтр!в на гиротропних кристалах, як! воло-д!ють !зотропною точкою. Показано, що зменшення спектрально! облает! найб!льш ефективно! взаемод!! мод при зростанш товпдани кристал!чного елементу або зм!н! кута ср!зу кристала в!дносно кристалограф!чних осей - ф!зична причина, яка приводить до зрос-тання селективних властивостей ф!льтра. Розроблено фхзичн! осно-ви побудови багагоступеневих оптичних ф!льтр!в на гиротропних кристалах, як! мають 1зотропну точку.
9. Вперше встановлено, що кутова дисперс!я ефект!в взаемод!! мод, И законом!рност! при зм!н1 товщини та ор!ентац1! кристал!в структури халькоп!риту, як1 волод!ють !зотропною точкою, визнача-ють принципи побудови селективних оптичних ф!льтр!в, перестроюва-них по.характеру ф!льтрац!1, та розширяючих диапазон 1х функцЮ-нальних можливостей.
Розроблен! оптичн! ф!льтри двох та трьох спектральних л!н!й, а також ф!льтри, як! можна перестроювати по характеру ф!льтрац!1 в!д вид1лення довжини хвил! ' Х0 !зотропно! точки кристалу до се-лекцИ випром!нювання двох наперед заданих довэсин хвиль Х1 та в!дм!нних в!д \0. Досл!джено спектральн1 характеристики вказаних св!тлоф!льтр1в.
Показано, що законом1рносг1 та особливост! кутово! дисперсН взаемодП ортогонально поляризованих мод, що визначають характеристики перестроюваних ф!льтр1в, повн!стю задаються формою та просторовою ор!ентац1ею вказ1вно! поверхн! тензору гирацИ крис-тала.
0CH0BHI РЕЗУЛЬТАТ« ДИСЕРТАДИ ВИСВ1ТЛЕН1 В СЛ1ДУЮЧИХ РОБОТАХ:
1. Двулучепреломление монокристаллов CdGagS^ / Л.M.Сусликов, З.П.Гадьмаши, И.Ф.Копинец и др. // Опт. и спектр.- 1980.- Т.49, был.i.- с.97-99.
2. Оптическая активность в кристаллах СйСа^д / Л.М.Сусликов, З.П.Гадьмаши,И.Ф.Копинец,В.Ю.Сливка // Опт. и спектр.- 1981.-Т.50,ВЫП.4.- С.700-705.
3. Эффекты пространственной дисперсии в кристаллах CdGa2S4 / Л.M.Сусликов, З.П.Гадьмаши, И.Ф.Копинец, В.Ю.Сливка // Опт. и спектр.- 1981.- Т.51,вып.2.- С.307-311.
4. Край поглощения одноосно деформированных монокристаллов CdGa2S4 / Л.M.Сусликов,З.П.Гадьмаши,Д.Ш.Ковач,В.Ю.Сливка // Физика и техника полупроводников.- 1982.- Т.16,вып.I.- С.143-146.
5. Дисперсия показателей преломления и двулучепреломления тиогаллата кадмия / Л.М.Сусликов, З.П.Гадьмаши, Д.Ш.Ковач, В.Ю. Сливка // Опт. и спектр.- 1982.- Т.53,вып.3.- С.480-488.
6. Сусликов Л.М.,Гадьмаши 3.П..Сливка B.D. Влияние температуры на эффекты проявления пространственной дисперсии в кристаллах CdGa^ // Физика и техника полупроводников.- 1982.- Т.16, вып.П.- С. 1955-1958.
7. Влияние одноосного сжатия на двулучепреломление кристаллов CdGagS^ / Л.М.Сусликов,3.П.Гадьмаш,Д.Ш.Ковач,В.Ю.Сливка // Опт. и спектр.- 1983.- Т.54.ВЫП.З.- С.492-497.
8. Сусликов Л.М.,Гадьмаш 3.П. .Сливка В.Ю. Оптический фильтр' на тиогаллате кадмия // Опт. и спектр.- 1983.- Т.55,вып.4.- С. 748-752.
9. Сусликов Л.М..Гадьмашй З.П..Сливка В.Ю. Влияние температуры на двулучепреломление монокристаллов CdGa^S., // Опт. и и спектр.- 1984.- Т.56.вып.2.- С.319-322.
10. Сусликов Л.М..Сливка В.Ю. Оптические фильтры на одноосных кристаллах с изотропной точкой // Квант.электр.- 1984.- выл.26.-С.69-87.
11. Сусликов Л.М..Сливка B.D. Нритерии выбора гиротропных кристаллов для оптических фильтров на изотропной точке // Опт. и спектр.- 1984.- Т.57,вып.4.- С.716-719.
12. Сусликов Л.М.,Гадьмашй 3.П.,Сливка В.Ю. 0 способах улучшения спектральных параметров оптических фильтров на гиротропных-кристаллах с изотропной точкой // Опт. и спектр.- 1985.- Г.59, вып.3.- С.655-660.
13. Сусликов Л.М..Гадьмашй З.П..Сливка В.Ю. Об апертуре оптических фильтров на гиротропных кристаллах с изотропной точкой // Опт. и спектр,- 1985.- Т.59.вып.4.- С.876-879.
14. Сусликов Л.М..Гадьмашй З.П..Сливка В.Ю. Влияние толщины кристалла на спектральные параметры оптических фильтров на гиротропных кристаллах с изотропной точкой // Опт. и спектр.- 1985.-Т.59,вып.5.- C.III8-II2I.
15. Сусликов Л.М.,Гадьмашй З.П.,Сливка В.Ю. Оптические фильтры двух спектральных линий на основе гиротропных кристаллов с изотропной точкой // Опт.-механ.промышленность.- 1986.- вып.2.-С.10-13.
16. Сусликов Л.М..Гадьмашй З.П..Сливка В.Ю. Угловая дисперсия
спектральных параметров оптических фильтров на гиротропных кристаллах с изотропной точкой // Укр.физ.журнал.- 1986.- Т.31, вып.4.- С.531-538.
17. Сусликов Л .Ы.,Гадьмаши 3.П..Сливка B.D. Угловая апертура многоступенчатых оптических фильтров на гиротропных кристаллах с изотропной точкой // Опт.-механ.промышленность.- 1986.- вып.9.-С.60-61. - ' :
18. Сусликов Л.М.,Гадьмаши 3.П..Сливка B.D. .Оптические фильтры трех спектральных линий на гиротропных кристаллах с изотропной точкой // Опт.-механ.промышленность.- 1986.- вып.10.- С.4-6.
19. Сусликов Л.U.,Сливка B.D. Оптические фильтры на гиротропных кристаллах с изотропной точкой, ориентированных под различными углами в плоскости (010) // Журнал прикл.спектроскопии. -1986.- Т.45,вып.2. C.33I.- Деп.в ВИНИТИ 10.01.86,N 2805-86.
20. Сусликов Л.М..Сливка B.D. Об угловой перестройке оптичес-
-д
них фильтров на гиротропных кристаллах с изотропной точкой // Опт. и спектр.- 1987.- Т.62,вып.2.- С.441-445.
21. Сусликов Л.М..Гадьмаши З.П.Дазитарханов Ю.А. Гиротропия кристаллов AgGaSg // Опт.и спектр.- 1987.- Т.62,вып.4.- С.823-827.
22. Сусликов Л.М..Гадьмаши.3.П.,Сливка В.Ю. О природе особенностей в спектре двулучепреломлящей интерференции кристаллов с изотропной точкой // Укр.физ.журнал,- 1988.- Т.33,вып.3.- С.340-343. •
23. Сусликов Л.М. .Гадьмаши З.П..,Сливка В.Ю. Перестраиваемые оптические фильтры на гиротропных кристаллах с изотропной точкой // Опт.-механ.промышленность.- 1988.-вып.3.-C.I-4.
24. Анизотропия двулучепреломления тиогаллата серебра, инду-
щгрованная одноосным сжатием / Л.М.Сусликов,Ю.А.Хазитарханов, З.П.Гадьмапш и др.// Укр.физ.журнал.- I99Q.- Т.35.вып.5.- С.685 -689.
25. О роли гиротропии при изучении двупреломлявдих свойств кристаллов методом интерференции поляризованных лучей / Л.М.Сусликов,Ю.А.Хазитарханов.З.П.Гадьмаш,В.Ю.Сливка // Опт.и спектр.-1990.- Т.68,вып.6.- С.1320-1323.
26. Сусликов Л.М.Дазитарханов ¡O.A..Гадьмаши З.П. Двулучепре-ломлявдая интерференция света в кристаллах с изотропной точкой // Опт.и спектр.- 1990.- Т.68,вып.3.- С.636-639.
27. Сусликов Л.М.,Сливка В.Ю. Влияние ориентации кристаллов на спектральные параметры оптических фильтров на гиротропных кристаллах с изотропной точкой // Укр.$из.журнал.- 1990.- Т.35, вып.1.- С.44-49.
28. Двулучепреломление одноосно сжатых кристаллов AgOaS2 / Л. М. Сусликов,Ю.А.Хвзитарханов,3.П.Гадьмапш и др. // Физика твердого тела.- 1990.- Т.32,вып.2.- С.304-306.
29. Сусликов Л.N..Стойка И.М. Оптические фильтры на одноосных гиротропных кристаллах тио-сэленогаллата серебра // йурн.прикл. спектроскопии.- 1991.- Т.54,вып.4.- С.673-675.
30. Влияние примеси марганца на двулучепреломление тиогаллата кадмия / Л.М.Сусликов,З.П.Гадьмаши,Д.Ш.Ковач,В.В.Панько // Укр. фаз.журнал.- 1991.- Т.Зб.вып 6.- С.828-832.
31. Получение и некоторые оптические свойства монокристаллов твердых растворов системы AgGaS2-AgGaSe2 / И.М.Стойка, Л.М.Сусликов, Л.С.Газа, З.П.Гадьмапш // Укр.хим.журнал.- 1991.- Т.57, вып.6.- С.589-593.
32. Сусликов Л.М. Перестраиваемые оптические фильтры на ани-
зотропных кристаллах с изотропной точкой // опт.-механ. промышленность. -I99I.- вып.8.- С.31-35.
33. Сусликов Л.М..Хазитарханов Ю.А. Особенности температурного поведения спектра интерференции кристаллов тиогаллата серебра. // Опт.и спектр.- 1992..- Т.72.вып.3.- С.614-619.
34. Сусликов Л.М. Угловая дисперсия эффектов взаимодействия ортогонально поляризованных мод в кристаллах со структурой халькопирита // Опт.и спектр.- 1990.- Т.69,вш.2.- С.369-372.
35. Сусликов Л.М., Хазитарханов Ю.А., Гадьмаши З.П. Влияние температуры на двулучепреломление монокристаллов тиогаллата серебра // Опт.и спектр,- 1993.- Т.74,вып.3.- С.565-573,
36. Susllkov L.M.»Khazltarkhanov Yu.A. Characteristics oi the therrcal behavior of the Interference spectrum of silver thlogal-late crystals // Opt.Spectroscop.- 1992.- 7.72.N3.- P.331-334.
37. Получение и оптические свойства монокристаллов тиогаллата кадмия / Л.М.Сусликов,М.Ю.Риган,З.П.Гадьмаши и др. // Укр.хим. журнал.- 1993.- Т.59, вып.7.- С.699-703.
38. Зонная структура и особенности двулучепреломления кристаллов тиогаллата серебра / Ю.А.Хазитарханов, Л.М.Сусликов, З.П.Гадылашн, В.Ю.Сливка // Квант.электроника. Киев. - 1993. -вып.44. - С.24-38.
39. Сусликов Л.М..Гадьмаши З.П..Сливка В.Ю. Влияние ориентации кристаллов со структурой халькопирита на эффекты взаимодействия ортогонально поляризованных волн // Материаловедение халь-когенидных и кислородсодержащих полупроводников. - Черновцы, 1986.- Т.2.- С.196.
40. Сусликов Л.М..Сливка В.Ю. Проявление гиротропии в оптических свойствах тройных соединений со структурой халькопирита и
дефектного халькопирита // Тройные полупроводники и их примене-лю.- Кишинев,1987.- ТЛ.- С.60-61.
41. Сусликов Л.М..Гадьмаши 3.П.,Сливка В.Ю. Угловая дисперсия эффектов взаимодействия ортогонально поляризованных волн в кристаллах со структурой халькопирита . // XX Всесоюзн. съезд по зпектроскопии.- Киев,1988.- Т.2.- С.82.
42. Сусликов Л.М.,Гадьмаши З.П.,Сливка В.Ю. Перестраиваемые эптические фильтры на анизотропных кристаллах с изотропной точкой // XX Всесоюзн. съезд по спектроскопии,- Киев,1988,- Т.2.-:.83. .
43. А.С. II77784 СССР МНИ G 02 В 5/20. Оптический фильтр./ Ï.M.Сусликов, З.П.Гадьмаши, В.Ю.Сливка: Ужгородский госун-т (СССР).- N3719803-10; Заявл.04.04.84;0пу<5л.07.09.85, Бш.КЗЗ.-Зс.
44. А.С. 1283684 СССР МКИ G 02 В 5/20. Оптический фильтр./ Ï.M.Сусликов, З.П.Гадьмаши, В.Ю.Сливка: ' Ужгородский госун-т (СССР).- N3875689/24-10; Заявл.01.04.85; 0публ.15.01.87,Бюл. N2.-îc.
Л1ТЕРАТУРА
l.Kobayashi J., Takanashl T., Hosokawa T., Uesu У. New method for aeasurlng the optical activity of crystals and optical activity 3f KH2P04 // J.Appl.Phys.- 1978.- V.49.N2.- P.809-815.
SUMMARY
Sùslikov L.H. Effects of coupling of the electromagnetic waves in chalçôpyrlte structure crystals.
Doctor Phys.-Hath. Sci. (01.04.10 - Semiconductor and Insulator Physics) Thesis (typescript). Institute of Semiconductor Physics,
National Academy or Sciences of Ukraine, Kiev, 1995. . The Thesis Is dealing with experimental investigations or the frequency and apace diaperslon effects In ternary chalcogenide compounds silver thiogallate (AgCaSg) and cadmium thlogallate (CdGa^) with chalcopyrlte structure. For the first time direction and velocity of displacement of the uppermost valence band levels under uniaxial stress P (0...14-106 Pa) of various orientations (Pile and Pic) and temperature change (77...380 K) are established. It has been shown that character and dynamics of the uppermost valence band levels shift determine the baric and temperature dependences of frequency and space dispersion phenomena in chalcopyrlte structure crystals. It has been demonstrated that a) prevalence of negative component of fundamental absorption transitions In comparison with positive component of high energy transitions leads to existance of the Isotropic point, b) space dispersion and effects of difference phases saturation are physical causes of peculiarities in optical spectra of the chalcopyrlte structure crystals with isotropic point. The moleculare nature of gyrotropy the chalcopyrlte crystals is established.
The physical basis and principles of function of the new type narrow-band selective optical filters are developed. It has shown that existence of isotropic point and gyrotropy Is the main condition for construction of filters of this kind. Spectral characteristics of the optical filters based on AgGaS2 and CdGa~S4 crystals are Investigated. It has been established that conclusions of the investigations are correct for any synmetry-gyro tropic crystals with isotropic point.
45
АННОТАЦИЯ Сусликов Л.М. Эффекты взаимодействия электромагнитных волн в кристаллах со структурой халькопирита.
Диссертация (рукопись) на соискание ученой степени доктора $изико-математическйх наук по специальности 01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков. Институт физики полупроводников НАН Украины, Киев, 1995.
Диссертация посвящена экспериментальным исследованиям эф^ктов частотной и пространственной дисперсии в тройных халькогенидных соединениях тиогаллата серебра (АзСаБ2) и кадмия (ССК^Бд) со структурой халькопирита. Определены направление и скорость смещения уровней вершины валентной зоны кристаллов Са52 и СсЗС^Зд при приложении к ним одноосного сжатия Р (0...14-Ю6 Па) различной ориентации (РисиР±с) и при изменении температуры Т (77... 380 К), определяющие закономерности и особенности барических и температурных зависимостей явлений частотной и пространственной дисперсии в кристаллах структуры халькопирита. Установлено, что а )преобладание отрицательного вклада краевых переходов над положительным вкладом высокоэнергетических приводит к возникновению изотропной точки (ИТ), б)пространственная дисперсия и эффект насыщения разности фаз определяют физические причины особенностей в оптических спектрах кристаллов структуры халькопирита, обладающих ИТ. Установлена молекулярная природа гиротропш в халькопирнтных кристаллах
Разработаны физические основы построения и принцип действия узкополосных селективных оптических фильтров нового типа, перестраиваемых по частоте и характеру фильтрации, и исследованы спектральные характеристики фильтров на кристаллах А$]аБ2 и
СйС^Бд. Показано, что основой создания фильтров является сочетание в одном кристалле гиротропии и изотропной точки. Установлено, что к фильтрации оптического излучения приводит взаимодействие ортогонально поляризованных мод, осуществляемое посредством гиротропии в ИТ кристалла.
Общность полученных результатов позволяет'распротсранить вывода проведенных исследований на гиротропные кристаллы любой симметрии, обладавшие изотропной точкой.
Ключов! слова:
структура халъкошрита, частотна дисперсия, прос.торова дисперс1я, гиротроШя, питоме обертання, л1н!йне двопроменезаломлення, циркулярке двопромэнезаломлення, 1зотропна точка, р!зниця фаз, взае-мод!я ортогонально поляризованих мод, тензор гирацП, оптичшй ф!льтр, кутова апертура.
Подписано до друку: 23.11.94. Ф-т: 60x84/16. Друк. арк. 2,7.
№ зам. 2839. Тираж 100 Вщарукованона виробничо-видавничому ко'мбшат) "Патент" 294013, м.Ужгород. вул.Гагарша, 101
