Фотоиндуцированные эффекты в тонких светочувствительных пленках на основе хлористого и иодистого серебра тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

ХАРЬКОВСКМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

РГ5 ОД

" ü 0ÍÍT 1325 На правах рукописи

ЭЛЬ АШХАБ ХАСАН ИБРАГИМ djr

ФОТОИНДУЦИРОВАННЫЕ ЭФФЕКТЫ В ТОНКИХ СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ПЛЕНКАХ НА ОСНОВЕ ХЛОРИСТОГО И ИОДИСТОГО СЕРЕБРА

Oí.04.05 - "Оптика, лазерная физика"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Харьков - 1995

Диссертацией является рукопись Работа выполнена в Харьковском государственном университете

Научный руководитель: доктор $из.-мат. наук, доцент

Агеев Леонид Афанасьевич

Официальные оппоненты: Доктор $из.-мат. наук, профессор

Попков Юрий Андронович (Харьковский госуниверситет)

Кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник Ыуссил Владимир Викторович (Харьковский государственный политехнический университет)

Ведущая организация: Институт Монокристаллов

HAH Украины, г.Харьков

ос

Защита состоится "J3 " QUdJL&p^l995 г. в /$ _часов на заседании специализированного совета Д 02.02.15 в Харьковском государственном университете ( 310077, г.Харьков, пл.Свобода, 4, ауд. им. Н.Д.Синельникова ) С диссертацией мохно ознакомиться в Центральной научной библиотеке ХГУ

Автореферат разослан " &uu*J(Äf\-t 1995 г.

Ученый секретарь специализированного сове

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИК* РАБОТЫ

Актуальность теш и степень исследования тематики диссертации. Тонкие пленки А$а1 (Л^а1:АоВг,А^1,Ао1), содержащие коллоидное серебро, являются моделью фотоэмульсионных слоев и кристаллов, в которых создано прямое почернение ак-тиничной засветкой, и применяются при изучении физики фотографических процессов. Они, в частности, используются при исследованиях эффектов Гершеля (ЭГ) и фотоадаптации (ФАД) а такхе для исследований фотоиндуцированных периодических структур (ПС).

ЭГ заключается в ослабления полосы поглощения коллоидного А& под действием неактиничного света. Эффект ФАД, в отличие от ЭГ, приводит к селективному ослаблению коллоидной полосы в районо длины волны Л.о облучающего света. Необходи-?.!ость дальнейшего изучения ЭГ и ФАД определяется тем, что при использовании разных галогенидов серебра наблюдаются различал в проявлении этих эффектов и причины этих различий до сих пор пе выяснены. Подобные исследования вазны и в связи с тем, что в последнее время развиваются оптические методы регистрации информации на разнообразных объектах. Прямая светочувствительность в тонких пленках АвНаТ-Ав проявляется при экспозициях НЮ, i Дг/оа2 и они относятся к специальным регистрирущим средам, используемым в исследовательских и технических целях при оптической записи информации.

ПС в светочувствительных пленках изучаются примерно 10 лет- 1£х возникновение связано с резонансным возбуждением волноводных мод падающим монохроматический пучком света. Исследования ПС вазны при изучении взаимодействия когерентного излучения с поверхностью твердых тел и тонкими планками. При резонансном возбуздешш электромагнитных код падающим излучением возникает усиление светового поля, что приводит к гигантскому Шйбинационнсму рассеянию света, росту эффективности генерации второй гаржзники, к изменению поглощательной способности поверхности, стимулированию фотохимических реакций и др. эффектам. ПС в светочувствительных пленках имеют прямое отношение и к лазерам па динамических решетках, поскольку образование ПС определяется взаимодействием падающего пучка с рассеянным в моду излучением и приводит к пере-

3

качке энергш в коду. ПС в светочувствительных пленках является гауьювыш голограшаш и их исследования вакны для решения проблэш шумов в оптической гологрвфии.

Таким обрааш, исследования ЭГ, ФДЦ и ПС способствуют решению ряда проблем фотографы, фотофизики конденсированных сред, голографии, что и определяет актуальность теш.

Паль и основные задаче исследований. Цель работы заключалась в изучении фотокндуцированных превращений, эффектов ФДЦ, ЭГ и ПС в тонких светочувствительных пленках на основе Agpi и Agi. Для достижения цели необходимо было исследовать фотоиндуцированнне нзменення в спектрах поглощения к в структуре пленок AgPl-Ag, ÂgDl-Cu. Taise исследования дают сведения о мехпшзиэ светочувствительности н условиях ее оптимального проявления. Необходимо было исследовать зависимость от частоты индуцирущэго сеэтэ вффэкта ФАД в пленках ÀgPl-ÀB п ЭГ в AgL-Àg для выяснения различий фотоиндуциро-ванных превраденЕй в sтех пленках. Исследованы, тэкеэ, различные условия образования ПС и их связь с эффэкташ ЙАД и ЭГ. Для этого изучались ПС в пленках ÂgCl-Ag щи облучении непрерывным спектроа, ПС в AgOl-Ag на анизотропной поддонке в рельефные ПС в пленках Agi.

Научная новизна работы определяется теи, что в ней: исследованы спектра поглощения облученных образцов AgPl-Ag и выявлены условия оптииалыюго проявления их светочувстш-тельнооти; - впервые исследована светочувствительность пленок Aspi-Gui- исследованы спектральные зввгсииости эффекта ФАД в пленках JgCl-Ag и ЭГ в пленках Âgl-Âg пра их облучении непрерывным видакам спэктрои, показано, что в планках Agpi--Ag преобладает эффект ЭДД, тогда как в пленках Âgl-Ag он не наблвдается; - обнаружено образование ПС в пленках AgPl-Ag при их облучении непрерывны«! нидиннм спектром; - исследована ПС в пленках Àgn-Âg на анизотропной подЕсззсе, обнаружено соответствие азимутальных занасшазстеЁ периода ПС и показателя црелоикеная необыкновэнноЗ волны; - исследованы ПС в тонких пленках Agi в двуслоЗных пленках Agl-ZnS, впервые обнаружено образование ПС под действЕеи пучка с 'л-0=633 на.

На защиту наносятся слэдутадае научные полсшенЕЯ : 1. Светочувствительность к ввактиннчному излучению в тонких

I

пленках возникает при диспергированном состоянии се-

ребра и сЕязана с понижением работы выхода % фотоэлектронов для малых, ¡то сравнению с к, частиц окруженных диэлектриком, по сравнению с % для плоской границы Л^-вакуум, а также с усилением светового поля в районе малых частиц.

2. Светочувствительность пленок А$С1-Си связана с фотостиму-лированяой химической реакцией обмена, приводящей к образованию СиС1 и выделению коллоидного

3. Механизм массопереноса ^ в пленке АцР1 частично связан с ионной проводимостью 7.

4. Эффект ФАД в пленках АдЛ-^ имеет смешанный частотно-интерференционный характер. Частотная ФАД связана с неоднородным уширением коллоидной полосы поглощения и приводит к ее селективной деформации. Интерференционная ФАД связана с ПС и создает интерференционные спектральные аномалии.

5. Частотная зависимость ЭГ в пленках А£1-А£ определяется потенциальными барьерами для электронов на границах зерен

и их понижением с ростом частоты облучающего света.

6. ПС в А@С1-Аз на анизотропной подложке связаны с возбупде-нием гибридных волноводных мод и волноводных мод ТЕ- и ТИ- типа на обыкновенной и необыкновенной волнах.

7. Образование ПС в пленках АвI под действием лазерного пучка с ко-633 на определяется двухфотонным поглощением.

Теоретическая и практическая ценность работы состоит в том, что полученные результаты дают ноше представления о природе ЭГ и ФАД и вносят вклад в развитие теории фотографических явлений. Обнаружение ПС при облучении пленок непрерывным спектром от нелазерного источника показывает новую возмояность голографической записи непрерывного цветного спектра. Познавательное значение этого результата сравнимо с известным методом цветной фотографе! Липпмана.

Практическая ценность работы определяется тем, что показана возможность использования ПС для измерения азимутального распределения показателя преломления необыкновенной волны в анизотропных подложках; для измерений толщины и показателя преломления волноводных пленок. Показано также, что ПС могут использоваться в сверхчувствительной лазерной спектроскопии как средство для выявления фотохимических пре-

5

вращений при низком уровне поглощения.

Личный вклад автора. Автор исследовал спектры поглощения пленок Agpi-Ag, ÂgOl-Cu и получил данные о связи светочувствительности со структурой пленки Ag и фотохимическими превращениями в образцах. Автором исследованы эффекты ®АД и ЭГ в пленках AgCl-Ag и Agl-Ag и получены данные о зависимости этих эффектов от частоты облучающего света. Автор получил экспериментальные и теоретические зависимости периодов ПС от толщины пленок ÂgCl на подлокке СаСО3, обнаружил и исследовал образование ПС в пленках Agi за счет двухфотонного поглощения.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и об-сувдались на следующих конференциях: VIII Ыевдународная школа "Взаимодействие лазерного излучения с веществом", Одесса .- 1992 г.; V Укра1нська конференц1я "Ф1зика 1 технолог1я тонких пл1вок складнях нап1впров1дник1в", Ужгород - 1992 р.; I конференция "Физические явления в твердых телах", ХГУ, Харьков - 1993 г.; IV Ы1кнародна конфэренц1я з ф1зики 1 технологи тонких пл1вок, 1вано-Франк1вськ - 1993 p.; II конференция "Физические явления в твердых телах", ХГУ, Харьков -1995 г;; International Conference ОРТБШ'дб, Kiev - 1995 p.

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 13 печатных работах, в том числе в 7 статьях и в 6 тезисах докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из Введения, 4 глав, Заключения и списка цитируемой литературы. Она содержит 145 стр. принтерного текста, включая 30 рисунков и библиографии из 113 наименований.

ОСНОВНОЕ С0ДЕР2АШЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и сформулирована цель работы. Кратко охарактеризована область исследования, приведены положения, выносимые на защиту.

В первой главе, посвященной обзору литературы, рассмо-. трены оптические свойства Âgtfal, сложившиеся к настоящему времени представления о природе светочувствительности в тонких пленках AgHal-Ag, экспериментальные и теоретические результаты исследований ЭГ и ФАД, данные о природе и основных свойствах ПС в этих пленках.

Вторая глава посвящена исследованиям светочувствительности в тонких, пленках /1/ и' А&31-Си /2/.

Измерены спектры пропускания и отражения в области спектра 360-1000 нл для пленок А031-Аз, облучавшихся белым светом от лампы накаливания. Пленки приготавливались поочередным осавдением в вакууме АдС1 (толщина ?»?00 нл) и Аз (1т&Ю-15 нд) на стеклянные подложи при разном взаимном расположении этих слоев. Установлено, что измеренные спектры до облучения хорошо согласуются с рассчитанными, по интерференционным формулам для двух слоев, в образце с пленкой Аз нл) на подложке. В образце, где тот же слой 43 осажден на пленку АзрХ, такого согласия нет, что связано с большей дисдаргированносгью пленки Аз и частичной диффузией Аз в А^31 с образованием мелких гранул. Этот вывод подтвераден электронношкроскопическими исследованиями пленок Аз, осая-денных на подложу и поверхность Ад01. В первом случае пленка шлэет «озаичное строение, тогда как во втором она находится в прэд-одлоздпом состоянии. Показано, что светочувствительность, определяемая изменением оптической плотности АО после облучения при заданной Н, существенно выше в образце с пленкой Ае (?»}5 нд) на поверхности А^С1 (|Ш ^^=0,59) а нэ на подложке (1А0|_а1=0,15). Сделан вывод о том, что наибольшую светочувствительность имеют образцы А031-Аз, в ко-торп. исходный слой Аз находится в предколлоидном состоянии и пореходит в мелкодисперсный коллоид после облучения. Исследованы спектра отражения образца с пленкой А031 на сплошном зеркале Облучение не приводит к заметкам изменениям коэффициента отражения. Сделан вывод о том, что светочувст-вдтольпость в связана с диспергированным состоянием

Аз. Такое состояние Аз, распределенного в пленке Ацрх, способствует спгЕвнив работы Еыхода х фотоэлектронов из Аз (х=» эВ по сравнению с Хг4 эВ для границы сплошное Аз - вакуум). Кроме того известно, что в районе малых частиц Аз шэет 1*есто резонансное усиление светового поля, что увеличивает выход фотоэлектронов а светочувствительность. На этом основании светочувствительность в АзВа1-Аз можно поставить в один ряд с явлениями гигантского комбинационного рассеяния в адсорбированных молекулах в усиления генерации гарионик на

7

шероховатых поверхностях и островковых пленках.

Исследованы спектры поглощения тонких пленок АвС1-Пи, приготовленных вакуумным напылением на стеклянную подложку слоя А&1 (Л»100 нл) и пленки Си (ПхЮ нл). Анализ спектров показал, что сразу после приготовления в образцах обнаруживаются продукты обменной химической реакции, приводящей к выделению ^ и образованию СиС1. Полное протекание реакции стимулируется интенсивным белым светом от ламлч накаливания или красным лазерным излучением. Облучение приводит к ослаблению длинноволнового поглощения, связанного с медь», к формированию коллоидной полосы поглощения ^ик развитию характерного экситонного пика СиС1. Фотоиндуцировянннй массо-перенос А£ в непрореагировавшем слое под действием линейно-поляризованного лазерного излучения с \0=633 нл приводит к дихроизму и формированию ПС, связанных с возбуждением волноводных мод в двуслойной пленке СиС1-АдС1(А$). Анализ дихроизма, точные измерения толщин пленок и периодов ПС позволили установить, что выделение А£ при фотостикулированной реакции происходит в слое /£01. Обнаружение обменной реакции в Ацрт-Си. позволило предположить, что в механизм свэточув-ствительности пленок Адръ-Аз существенную ро.ггь играет обмен ионами ыезду металлом н решеткой Лд01.

В третьей главе изложены результаты исследования спектральной ФАД в пленках АдрХ-Ае /3,4/ и ЭГ в /5/.

Пленки приготавливались вакуумный напоением

АеР1 (,Ъ&120 нл) на стеклянную подложку и затем тонкого (Л» ¡=15 нл) слоя Образцы облучались в фокальной плоскости спектрографа непрерывным спектром от ксеноношй лзмта ДКСШ--200, мощность излучения которой примерно сдиыковь но спектру в интервале 400-800 нл. При визуальном наблюдении ЭД проявляется в том, что в процессе облучения пленка ¿£С1-А& приобретает в проходящем свете окраску с почта правильной передачей цвета от красного до синего участка спектра. Заметное окрашивание возникает при времени аксиовтчу Г окслс 5 жсн и насыщается при ,5 час.После Е*50 ЯжАгл2 на участках, облученных светом разных частот, измерялись спектры пропускания в интервале \ 360-1000 нл. В спектрах яаблэдачг-ся коллоидная полоса поглощения А&, занимающая вас видимую

8

область. Положение максимума этой полосы соответствует резонансной частоте колебаний электронов в гранулах Ag, окруженных AgPl, с учетом дипольного взаимодействия между гранулами. ФАД приводит к селективной деформации коллоидной полосы в районе длины волны облучения \Q. При анализе ФАД учтено соотношение между сравнимыми по величине (ss0,4 эВ) однород-ккм и неоднородным уширениями полосы, связанными, в основном, с дгагальннм взаимодействием гранул Ag в Ag~¡l. В этом случае отклик на частоту облучения (частотная ФАД) проявляется в виде ослабления поглощения и сдвига коллоидной полосы при облучении частотами cjq, соответствупцими краям полосы. При соо близких к частоте максимума прлосы , может возникнуть спектральный провал, полуширина которого должна соответствовать однородной полуширине полосы. Такие особенности наблюдаются в эксперименте. Экспериментальные сдвиги в зависимости от ш0 согласуются с рассчитанными в предположении, что скорость уменьшения D при облучении светом частоты пропорциональна поглощательной способности. Полуширина спектрального провала при ш0г=иш согласуется с оценочным значением однородной полуширины полосы. Однако, наличие в эксперименте спектральных провалов на склонах полосы и, особенно, узких экстремумов на ее длинноволновом крае не мокет быть объяснено частотной ФАД. Эти особенности, как известно из литературы, могут быть связаны с образованием ПС за счет рассеяния и возбуждения в пленке волноводных ТЕ-тд. ПС действительно были обнаружены при Н>ю Дх/сл£ по дифракции света. Так как ПС образуются за счет интерференции падащего света з модой, то их спектральное проявление в виде провалов к экстремумов связано с и соответствует интерференционной ФАД. Таким образом установлено, что спектральная ФАД в >lgCZ--Ag имеет смешанный частотно-интерференционный характер. Частотная ФАД способствует развитию ПС, так как снижает коэ-$пциенг затухания возбуждаемых мод.

При том же способе облучения, методами спектрофэтомет-рки и электронной микроскопии исследованы фотоиндуцированные превращения в пленках Agl-Ag. Образцы приготавливались частичным иодированием гранулярных пленок Ag, приготовленных напылением на стеклянную подложку при ЗОсРс. В облученных

9

образцах обнаружена характерная для ЭГ ^трансформация спектров поглощения, зависящая от ш0 и определяемая частотно зависящими фотоструктурными превращениями гранулярного Ag. Спектральные изменения в основном проявляются в виде общего ослабления коллоидной полосы без выраженной селективности при wQ. Положение максимумов полос зависит от wQ, но близко к ней и для мельчайших гранул Ag согласуется с расчетными значениями ши на основании формулы для резонансной частоты, учитывающей дипольное взаимодействие кегду гранулами Âg, находящимися в диэлектрическом окружении. Электронномикроско-пические снимки пленок Ag, полученных после фиксирования пленок AgI-Ag, сопоставлены со спектрами пленок Âg, которые сохраняют основные особенности спектров образцов AgI-Ag. Макрофотографии показали, что при длинноволновом облучении походный мелкодисперсный коллоид преобразуется в крупные, редко расположенные гранулы. С ростом uQ размера гранул уменьшаются, приближаясь к среднему нсходноау разгару, н проявляется эффект декорирования этели гранулема границ зерон Agi. Для объяснешш этих особенностей привлечена кзвэстная нз литература барьерная модель электронного спектра полпкрнстал-лйчэс-зз. полупроводников с тетраэдрнчестай {¿эзаккеой связью, к х'оторнн относится Agi. По этой коделз па границе двух кр^стакшчосетзс зерен суцэствуют потешдааяыша барьеры для влоктроноз за счат локалнзацш аяактронов на квазшювэрхнос-тезх состогпззях еегэ уровня Capzi. ВзазаодаСствяа света с гршиць^з способствует переходу электронов в зону проводага-СхЛ прл (¡)0<а/, гдэ ш* - пороговая частота собственной полосы шмгсзшя (да пхзнок Agi и>*ъ2,76 эВ). Следствием этого яв-яяэгся ЁотостшулцрованЕоа пошгэнна потенциальных барьеров. В согяасзз с втой шдэльа при длннноеолновш облучении цен-тр.~..гг захвата фотоэлектронов о последушей конденсации Ag яееязтся глубокие ло1сальш8 ловушки, m связанные с граннца-ш вораи Agi, что проводит к образованно крупных гранул Ag. Па изрз щпблшэння (i)0 к ш* цантржа конденсации Ag становятся границы, что способствует выделению более довкнх гранул п дэкорированшо гренац. Щи <i)o>0® го спектрам п цикрофо-тогрефсша установкою, что на ЭГ влияет фотолиз AgГ, который частично е*зот обратной характер и приводит к превращении

10

мельчайших гранул Âg снова в Agi. Сделано предположение, что отсутствие ПС в /Ql-Ag связано с отсутствием эффекта ФАД и сильно выраженным ЭГ. Различие в фотопревращениях коллоидной полосы в ÂgL-Ag и Agpi-Ag связано с разными типами кристаллической решетки AgOl (тип NaOl) и Agi (вюрцит), с соответствующим различием электронного состояния границ зерен и его зависимостью от ш0.

Четвертая глава посвящена исследованиям ПС в пленках ÂgOl-Ag при их облучении непрерывным спектром /6/, в пленках Agpi-Ag на анизотропной иодлогке при лазерном облучении (kQ= =633 ид) /7/ и рельефных ПС в пленках Agi и AgI-ZnS, нвдуци-руекых лазерным излучением с Х0=442 нл и 633 на /8/.

При изучении спектральной ФАД в пленках Agpi-Ag впервые получены ПС при облучении планок в спектрографе непрерывны!.! спектром от газоразрядной ксеноновой лтшы. Возникновению ПС предшествует ФАД. В условиях выполненного эксперимента ПС начинают проявляться по дифракции света от пробного источника на участка, облучаемом красно-зеленой частью спектра, примерно через 1 час после начала экспозиции. Дифракционная эффективность т] ПС растет с ростом и и они постепенно развиваются для все меньших XQ. Образование ПС для разных \Q можно рассматривать как гологрефгческув запись спектральных изобретений цели спектрографа, при которой опорными волнами являются возбуждаемые волноводные моды. Измеренный период d ПС в зависимости от \Q неплохо согласуется ' с зависимостью, рассчитанной по дисперсионному уравнению для ТЕ-«од в асимметричном диэлектрическом волноводе и условию синхронизма мезду d и постоянной распространения кода р. Указанная зависимость Л(\0) соответствует дисперсии спектрографа. Обнаружено, что т] максимальна для направления вдоль спектральных изобрагений щели. Анизотропия т) связана с поляризацией света в спектрографе (степень поляризации около 23%) и подтверждается реальным строением ПС, которое наблвдаотся на полученном электронномикроскопическом сшшке. Голограмма непрерывного спектра на основе ПС ведет себя как плоский спектроскоп и точно воспроизводит спектр интенсивных источников при ее освещении и наблюдении под определенными углами. Отмечается, что в отличие от классического метода цветной фотографии

11

Липпмана, основанного на записи поля стоячих волн, ПС демонстрируют новую возможность записи спектра в тонкой пленке AgPl-Ag за счет генерации волноводных ТЕ-мод.

Исследовано формирование ПС в тонких пленках AgCl-Ag на поверхности кристалла СаСОу вырезанной i оптической оси С. Выведено дисперсионное уравнение для волноводных мод в изотропной пленке на анизотропной подложке. Показано, что при

произвольном азимуте в (-6 - угол между Сир; для ' нормально падающего монохроматического пучка, возбуждающего моды в пленке, теряется различие между ТЕ- и fJf-модами и дисперсионное уравнение дает решения для (И гибридных мод. При -0=0 и ■Ь=%/2 общее уравнение дает дисперсионные уравнения для ТЕти ГУт-мод, возбуждаемых обыкновенной и необыкновенной волнами. Для этих случаев измерены зависимости й ПС от толщины h пленки при индуцировании ПС линейно поляризованным лазерным пучком с XQ=633 нм при нормальном падении. Экспериментальные результаты хорошо согласуются с рассчитанными из дисперсионных уравнений и условия синхронизма зависимостями d(h). Измерениями и расчетами показано, что в малом интервале толщин

h^g > h * ft^g - толщины отсечек ГЕ0-мод для обыкно-

венной и необыкновенной волн) образуются ТЕ0-ПС на необыкновенной волнэ. Затем, при г hï - совпадающие толщины отсечек 310-»юд для двух волн), возникают и TE0-W

на обыкновенной волне. Наконец, при h г п£ла развиваются и

о

!И0-ПС на двух возбуждаемых волках. По мере дальнейшего роста h различие в d ПС, связанных с необыкновенной и обыкновенной волнами, уменьшается. При малых h < исследована

о

азимутальная зависимость d(t) для ПС, сформированных на предельных ГЕ^-модах. С этой целью образец облучался циркулярно поляризованным лазерным пучком с \с=633 нл при нормальном падении. Полная картина дифракции, наблюдавшаяся в пучке с Х=337 нл, в этом случае имеет форму овала, Слизкого к эллипсу. Главные оси овала расположены i и j- к оси С. Таквя форма дифракционной картины соответствует азимутальной зависимости показателя преломления необыкновенной волны nJ-Q); малой оси

12

овала соответствует пвСQ)- nQ и большой nQ(-Q)= nQ. Зависимость пд($), найденная по деЗракцш, совпадает с расчетной. В овале проявляется зависпкость T)f3j; т] минимальна для ПС, форггаруешх обыкновенной волной. Качественно этот результат объяснен тем, что доля рассеянного в коду излучения от обыкновенной волнн неньлэ, чен от необыкновенной. Откачено, что выполненный эксперимент впервые дал визуальную картину зависимости ri0 ("-о j.

Исследовано форяфованпе рэльефшх ПС в тонких полнкри-сталлическнх пленках Agi на стекле при пх облучении линейно поляризованными пучками с \Q=44Z на и 633 нл. Получены ПС, образованные нэ только 2В0-шданя, но и гао-ПС. Измерены зависимости (l(7i). Показано, что синхронизированная с модой рельефная ПС нэ влияет на р г.чэда к d(h) хорошо описывается дисперсионным уравнением аснжэтрпчного волновода с плоскиш границам. Отеачено, что с ростом h уменьшается т) ПС и их образование прекращается прз 7\>150 нд из-за роста объемного рассеяния свата в шэшш. ПС на TSD- и Ии-иодах порядка m > > О получена в тонкоЗ длзвкэ Agi (Л й 60 кд), нанесенной на толстую (Л as 400 из) нефоточувстЕзтельнуи пленку ZnS на сте-квэ. Обнаругэз рост т) ПС пря увеличении п ьюды, при возбуждении которой образуется данная ПС. Этот рост согласуется с распределением поверхностных потерь для код разного порядка. Показано, что прз наличии в пленка TS- и Ш-ПС ее толацша h п показатель прэлзалэЕЗя п, а тагсэ эта парагзэтри для нефо-точувстЕзтельЕого волеоводвого стая, когут быть получены из одних дйрахтссгэтрЕхчзских набираний. ГО прз облучении пленки Agi тцгтсгл с XQ=S33 на. которая соответствует области прозрачности, шбтдвшсъ впврше. Предполагается, что образована ГО в о тем случае связшо с нелинейным двухступенчатым погхо^энгем свэта через яжальшэ уровни центров скрытого пвоОрагзшя ига шит дефектов в запрзщенноа зоне. Отмечается, что способность ГО формироваться в условиях исчезаете иавого гоглхзэния ыо=ет Сеть использована в сверхчувстви-тельноЭ лазерзоЗ спектроскопия.

В Заключении сушаровани основные результаты и выводы диссертационной работы. Их краткая формулировка:

1. Усташаетга, что сввточувствзгтальвость в пленках

13

Agßl-Ag возникает при диспергированном состоянии серебра. Предполагается, что она связана с понижением работы выхода % фотоэлектронов из частиц Âg, окруженных ÂgPl, по сравнении с X для плоское границы jig-вакуум, а также с локальным усилением светового поля на гранулах Ag.

2. Обнаружено, что светочувствительность в пленках ÂgCl- Си связана с фотостимулированной обменной реакцией, приводящей к образованию CuCl и выделению гранул Ag в ÂgCl. Предполагается, что обмен ионами ыевду металлом и решеткой ÂgPl имеет место и в системе AgCl-Ag.

3. Показано, что в облучаемых непрерывным спектром пленках AgCl-Ag имеет место частотно-интерференционный аффект ФДЦ. Частотная ФАД способствует зарождению ПС, при развитии которых возникает интерференционная ФАД.

4. Показано, что в облучаемых непрерывным спектром пленках AgL-Ag шеет место ЭГ. Зависимость ЭГ от частоты об-лучапцзго свата ы0 объяснена на основе предположения о существовании потенциальных барьеров для электронов на границах зарон Agi и их понижении с ростш (ùq. Предполагается, что отсутствие частотной ®АД в планках AgX-Ag препятствует возникновению в них ПС.

5. Впервые талучйнн ПС в пленках AgCl-Ag при их облучении непрэрыЕШШ спектроу, что является демонстрацией нового способа гологра^шеской запнсн спектра, основанного на возбуждении в тонкой светочувствительной пленке волноводных мод падащнм квазшаэнохроматнческим светом.

6. Вперше псслвдовеш ПС в тонких пленках AgGl-Ag на анизотропной подложке, вырезанной i оптической оси С. Выведано дисперсионное уравнение, соответствующее гибридным бол-ново дным модам в пленке при произвольном угле ^ между волновым вэктороа дода ß и осью С. Щи ■6=0 и т/2 для ПС, образованных TEq h TüQ-mj&m для необыкновенной и обыкновенной волн, получено хоросээ согласие экспериментальных и рассчитанных зашсяшостей периодов ПС от толщины пленки. Показано, что предельная ТВ^-кода на необыкновенной волне дает ITC, которые позволяют визуализировать и измерить азимутальную зависимость показателя преломления этой волны.

7. В тонких планках Agi ж AgL-ZnS экспериментально и

14

теоретически исследованы рельефные ТЕ^- и TMm-UC. Показана возмоаность иг использования для определения толщин и показателей преломления волноводаа пленок из дифрактометричес-ких измерений. Впервые получены ПС при нелинейном поглощении света в пленке Agl.

Список литературы по тема диссертации:

1. Агеев Л.А.,Эль-Аяхаб Х.Н. Фотоиндуцированные изменения оптического поглощения тонкопленочной системы AgCl-Ag. // ЯПС.-1994.-Т.60,Я 1-2.-С.1Б2-157.

2. Ageev L.A..Xl.Aehhab H.I. Absorption spectra and photoln-duced transformations in thin films of AgCl-Cu..// International Conference "0PTDHr95", 11-13 May 1995, Kiev, P.187.

3. Агеев Л.А. »Милославский В.К. .Эль-Ашаб Х.И- Спектральная фотоадаптация в тонких светочувствительных пленках A$pi-Ag. // Опт. в спектр.-1992.-Т.73,JS 2.-С.364-370.

4. Эль-Авхаб Х.Н. Фотоадаптация и спонтанные периодические структуры в AgPl-Ag.// Сборник научных работ аспирантов ХГУ. (Естественные науки. Физико-математические юуки).-Харьков.: Изд. "Основа" при ХГУ, 1992.-С.183-187.

5. Ageev b.A.,l£lloslavsky V.K..EL-AotAhab H.I. Spectral Dependence of Herschel's Effect 1л Thin Photosensitive Agl-Ag--Fllms.// Functional mterlale.-1994-.-V.l,Ji 1.-P.46-50.

6. Агеев Л.А. .Эль-Аахеб Х.Н. Плоский спектроскоп или голограмма сплошного спектра на основе самоорганизующихся ТЕ-ре-шеток.// Tffl.-1992.-Т.162,Л 9.-С.153-157.

7. Агеев Л.А., Эль-Аихеб Х.Н., Ыилославсккг В.К. Спонтанные периодические структур! в светочувствительных волноводных пленках на анизотропных подлояках.// Опт. в спектр.-1993.-Т. 75.Й 5.-С.1079-1085.

8. Агеев Л.А.,Эль-Двх&б X. П., Ревущая О.Ф. Фотоиндуцирован-ные периодические структура в тонких пленках Agl.// Фуыкци-онадьше иатериалм.-1994.-Т.1 .J5 2.-0.16-21.___

ELashhab H.I. "Photolnduced effects In thin llght-sen-sltlve films on the basis of the chlorous and lodous silver" The dissertation In manyecrlpt form la submitted for a Candidate Degree In Physical and Mathematical Science, spe-slallty 01.04.05 - Optics, Laser Physics. Kharkov State Ш1-verslty. Kharkov. Ukraine. 1995.

15

8 scientific works Is maintained. A light-sensitivity, effects of a photoadaptatlon (FAD), Hershel (EG) and periodic structures (PS) were Investigated in films on basis of Agpi and AgT. It is shown : the llght-sensitlvlty of the films take place at the disperse state of a Ag admixture; In the AgCl-Ag films the frequency-interference PAD Is displayed but in the Agl-Ag - EG; frequency PAD promotes the PS generation. A hologram of a visible spectrum, connected with the PS generation, was prepared first. A connection was established of the PS with anlsotropy of refractive Index of substrates. The PS, Induced as a result of a two-photon absorption, were recieved first In AgT films.

Key words: thin films, llght-sensltlvlty, effect of a photoadaptatlon, effect Hershel, periodic structures._

Ель Аааеб x.I. "Фото1ндукован1 ефэкти у тонких св1тло-чутливих пл1вках на ochobI хлористого та йодистого ср1бла".

Дисвртац1я у форд1 рукошюу на здобуття наукового ступени кандидата ф1зико-ыатематичних наук за спец1альн1стю 01.04.05 - оптика, лазврна ф1зика. Харк1вський дэргавний ун1варснтет. Харк1в. Укра1на. 1995.

Робота грунтуеться на 8 науконих працях. Досл1даен1 св1тлочутлив1сть, ефэкти фотовдаптацП (©АД), Гершеля (ЕГ) 1 шр1однчя1 структура (ПС) у пл1вках на ochobI Agpi та Agl. Показано, що св1тлочутлив1сть пл1вок мае ы1сце при дисперго-ваноиу стан1 дом1шювого ср1бла; в Agpi-Ag мае м1сцэ частот-но-1нтерференц1йна ©АД, а в пл1вках Agl-Ag - ЕГ ; частотна <5АД сприяв утворению ПС. Вперше отримана голограма видимого спектра за рахунок утворения ПС. Встановлено зв'язок ПС з ан!зотроп1ею показника заломлення п!дкладки. Вперше сшсте-р1галися ПС за рахунок двофотонного поглинання в Agl.

KjhtcobI слова: tohkI пл1вки, св1тлочутлив1сть, ефект фотоадаптаци, ефект Геотеля, пер!одичн1 структури._

Ответственный за выпуск О.Н.Шакова

Подписано к печати 08.09995 г. Формат 60x84 1/16.

Уч.-изд. л.1,0. Тира» 85. Зак. Л 18 . Бесплатно. Ротапринт Института Монокристаллов, Харьков, пр. Ленина, 60