Магнитооптические свойства обработанных гранатовых структур тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

1 ИІОЛ 1537

На правах рукопису

Маслова Оксана Володимирівна

І\^1 сі ГІН ТООІЇТІг ~1гі і ВЛлСіИаОСіІ ОирОиЛЄНМЖ

гранатових структур

Спеціальність 01.04.10 “Фізика напівпровідників та діелектриків”.

Автореферат дисертації на здобуття ступеня кандидата фізико-математичних наук

Запоріжжя - 1997

Науковий керівник академік АН Вищої Школи України

Горбань О.М. /д.ф.-м.н., проф./

Офіційні опонент: доктор фізико-матем. наук

Давнденко Н.А. кандидат фізихо-мат. наук Точілін С.Д.

Провідна установа: Дніпропетровський державний університет

Захист відбудеться “_________”_____________ 1997р о____________годині на

засіданні спеці&\ізовансї вченої ради К 08.04.01 при Запорізькому державному університеті за адресою:

/330600, м.Запорігкжя, вул. Жуковського, 66/

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Запорізького державного університету

Автореферат розісланий “_________”_______________1997р.

Вчений секретар спеціалізованої г

вченої ради ’ Швец Ю.О.

з

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми.

Гранатові структури широко застосовуються в мікро-, квантовій та оптоелектроніці, так як наділені цілим рядом особливих фізичних властивостей, зокрема - можливістю зміни оптичних характеристик у залежності від складу, температури, магнітного поля й інших аовнішніх факторів, що обумовлено електронного структурою таких напівпровідників.

Особливе зацікавлення викликає вивчення змін магнітооптичних властивостей кристалів і плівок структури граната, вирощених на основі складних оксидів, під впливом зовнішніх дій, так як можливість стзорения матеріалів з заданими властивостями в даний час є одним з перспективних напрямів розвитку фізики напівпровідників, як в науковому, так і з прикладному аспектах.

У всьому світі приділяється велика увага оксидним матеріалам, зокрема, кристалам і плівкам структури типу граната, оскільки вони є одним із матеріалів з целитенськими рівнями магнитооптичних ефектів, що поєднуються з хорошою прозорістю. Сюди, насамперед, відносяться Ві-містні ферит-гранати, на основі яких виробляють магнітооптичні диски, швидкодіючі магнітооптичні принтери, керовані транспортери, вентилі для оптичного зв'язку, дефлектори, перемикачі, елементи інтегральної оптики Гі перетворювачі, а також запам’ятовуючі пристрої. Особливо треба відзначити плівки структури гранату з домішками іонів Ві, так як вони можуть використовуватися у вигляді ізолятора, а також перемикача, що дозволяє більш ефективно використовувати їх у ближньому 14 діапазоні.

Реальні перспективи до масового виробництва і подальшого розвитку одержали багатоелементні одно- і двохмірні магнітооптичні пристрої. їх основне призначення - кероване введеня, зберігання, обробка і відображення інформації в оптичних системах.

Метою роботи є комплексне дослідження впливу 7 -випромінювання, високотемпературатурного відпалювання і магннітного поля на оптичні характеристики гранатових структур (плівок і монокристалів), активованих іонами рідкої землі і перехідними металами.

Досягнення мети можливе при вирішенні таких завдань:

1. Дослідження процесів структурних змін гранатів під дією впливу у -

випромінювання і термічного відпалювання. .

2. Вивчення розпаду радіаційних центрів при різних умовах подальших обробок.

3. Дослідження впливу величини і напряму магнітного поля на оптичну густину досліджуваного матеріалу. '

4. Пошук оптимальних умов обробки гранатових структур для одержання зразків з підвищеною прозорістю.

5. Разробка .методик визначення концентрації домишкових іонів і товщини ферит-гранатової плівки, зберігання і запису інформації.

Для вирішення поставлених завдань використовувалися методи: люмінесцентного й оптичного аналізу, а також вивчення спектрів Фарадеївского обертання.

Наукова новизна

1. Досліджено вплив величини і напрямку магнітного поля на коливальні спектри у парі О 2'-* Ге 3+ , де іони заліза є центром зародження нової магнітної фази.

2. Встановлено вплив у-випромінювання на утворення кластерів типу “іон

- киснева вакансія”, пов’язаного з переходом обмінного заряду між іонами кисню і заліза.

3. Вперше визначені умови впливу у- випромінювання на зміни оптичної густини ферит-гранатів у дальньому інфрачервоному діапазоні.

4. Встановлено, що при додатковому високотемпературному відпалюванні в опромінених фернт-гранатах на ступень збільшується магніточутливість в ультрафіолетовому діапазоні.

5. Досліджені можливості ферит-гранатових плівок в якості магнітооптичних інформаційніх середовищ в ультрафіолетовому і дальньому інфрачервоному діапазонах.

Практична пінність роботи

Одержані результати мають важливе значення для подальшого розвитку розробки фізичних основ отримання матеріалів з заданими властивостями на основі гранатових структур з домішками рідкоземельних елементів. На основі результатів комплексного дослідження впливу зовнішніх факторів, таких як у- опромінювання, високотемпературний відпал та дія магнітного поля на оптичні властивості структур типу гранату можуть бути використовані при розробці та удосконаленні технологій або методів запису та зберігання інформації.

Отримані рішення про видачу патента України на:

1) Спосіб одержання магнітооптичних плівок з підвищеною прозорістю (№ 96010092/247, заявник - Запорізький державний університет)

2) Спосіб одержання магнітооптичних плівок

( №96010093/248, заявник - Запорізький державний університет)

3) Спосіб обробки носія для запису та зберігання інформації (№ 96062458/1604.заявник - Запорізький державний університет)

Положеяня. що виносяться до захисту

1. У гранатових структурах а наслідок опромінення у- квантами виникають дефекти акцепторної природи у підгратках кисню, електронні переходи, па які мають значення енергії рівні 3,86 ±0,3 еВ, 4,о ±0,3 еВ, 5,5 ±0,3 еВ. Дефекти ці релаксують при високотемпературному відпалі.

2. У ферит-гранатах в наслідок опромінювання уквантами 1 високотемпературного відпалу утворюються магиітоактивні центри, які містять іони Fe2+ і комплексні дефекти кисню, що несуть відповідальність за магнітооптичний ефект поглинання неполяризованого світла в області міжзонних електронних переходів підгратки заліза.

3. Магніточутливий ефект зміни коливального спектру, що з’являється и залізно-ітрієвих гранатах в наслідок високотемпературного відпалу і у-опромінювання, пов’язанний з перезарядкою іонів заліза і кисню при високотемпературному відпалі і утворенням парамагнітних центрів іонів кисню при у-опромінюванні

Апробація роботи

Основні результати дисертаційної роботи обговорювались на

1. XII Internationa! congress on X- ray optics and microanaiysis /Cracow, . Poland, 28 aug.- lsept. 1989/

2. Республіканській нараді молодих вчених /Севастополь, 20 июля -23 июля, 1991/

3. XIII International congress on X- ray optics and microanaiysis /Manchester, United Kingdom, 31aug.- 4 sept. 1992/

4. XXII European Congress on Molecular Spectroscopy /Essen, Germany,

11-16 sept. 1994/ ’

5. XIX International Congress on Magnetism /Warsawa, Poland,

22-26 aug. 1994/

6. X ФеофиловСкий симпозиум по спектроскопии кристаллов,

активированных ионами редкоземельных и переходных металлов /Санкт-Петербург, Россия, 3 - 7 jule, 1995/ .

7.7be 10 tlie Spectroscopy Conference /Lanskroun, Czech Republic,

13-16 june, 1995/

8. International autumn School-Conference of Young Scientists “Solid state Physics: Fundamentals and Applications” /Uzhgorod, Ukraine, 18- 26 sept., 1995/

9. XXIII European Congress on Molecular Spectroscopy /Baiatonfured, Hungary,25-31 aug., 1996/

По темі дисертації опубліковано 15 робот

Структура і обсяг дисертації Дисертація складається із вступу, чотирьох глав, заключения і списку літератури із 109 найменувань. Вона містить 126 сторінок машинописного тексту, включаючи 36 малюнків. -

Зміст роботи

У вступі обгрунтована актуальність теми, сформульована мета, завдання роботи, її наукова новизна і практична цінність, а також положення, що виносяться на захист.

У першій главі, що носить вводний характер, описано сучасний стан експерементальних і теоретичних уявлень про магнітооптичні властивості структур типу граната. Дається порівняльний аналіз одержаних експериментальних результатів і літературних даних про вплив у-випромінюЕання, високотемпературного відпалу і магнітного поля на оптичні характеристики гранатів у видимій області.

З одержаних спектрів люмінесценції кристалів граната й аналогічних до них плівок видно, що в діапазоні до 5 еВ спостерігається складний спектр у вигляді суперпозіції декількох смуг поглинання з максимумах у 4,5; 4,1; 3,8; 3,2 еВ, а також дані температурної залежності згасання люмінесценції, що реєструється в тій же спектральной ділянці, що і люмінесценція, вказує на те, що збудження центрів УФ випромінювання відбувається за участю енергетичних зон кристалів. Можлива інтерпретація одержаних результатів як релаксація екситонів на центрах октаедричних позицій, які з міркувань симетрії мають три різні положення відносно до іонів кисню.У реально існуючих гранатових структур, одержаних з розплаву, розупорядкування структурі пов’язані з надлишком РЗ іонів у октавузлах гратки. Із оптичного і люмінесцентного аналізів гранатових структуркристалів і плівок, одержаних із розчину-розплаву, концентрація дефектів у плівок незначна, а різний ступень деформації кисневих октаедрів визначає енергетичну глибину рівня центра.

Глава друга містить опис матеріалів і методів дослідження.

Досліджувані структури граната Кристали: АІГ, ГГГ, ЗІГ були вирощували методом Чохральського э розплаву у вакуумі, при постійній теліпературі кристалізації та швідкісті зростання від 2 им/ годину до 4 мм/годину.

Концентрація домішок у шихті іонів Се ■>+ від 0,05 % до 2,5 %, а іонів Nd 3+ і ТЬ3+ від і % до 4 %

Початкові реактиви А1 2О 3 розкладу квасців марки ОС Ч 7,

Nd 2 О 3 марки Ит-МГр НО -СС.

Ферит-гранатові плівки (Y,Bi) 3 (Fe,Ga) 5 О 12 ; Ві 3 (Fe,Ga) 5

О 12; (Y,Bi,Tm) 3 (Fe,Ga) 5 О¡2 були отримані методом вирощування з раствору- розплаву PbO ;(PbF 2 ) В 2 О 3 ; РЬО-В 2 О , де подложка із Gd 3 Ga 5 0]2 у напрямку (111) при температурі 1130 К.

Методика експеремепту полягає у реєстрації оптичних спектрів поглинання і спектрів Фарадеївського обертання, які проводилися на двопроменевих спектрофотометрах SPECORD М 40 (ультрафіолетовий діапазон 50000 - 11000 см"' , або 200 - 909 нм) і SPECORD М 80 (інфрачервоний діапазон 4000 - 200 см'^ , або 2500 -50000 нм).

Відпалювання проводилося на повітрі в печі електроопору в діапазоні температур 650 -1200 °С . Опромінювання проходило при кімнатній температурі радіоактивними ізотопами, Cs дозою 10“ - 108 Р.

Величина магнітного поля у процесі намагнічування становила від 50 Е до 20 кЕ

У другій главі також описані методики визначення товщини плівки і концентрації домішок за спекрами поглинання.

Глава третя

У работі було поставлено експеримент з вияаіення впливу т -випромінювання на зміни оптичної густини структур типу граната. Після опромінювання виникають додаткоаі центри поглинання А, В, С на довжинах хвиль 227 нм, 260 нм, 320 нм, котрі вказують на утворення

радіаційних центрів забарвлення (мал.1), де 1- початковий спектр поглинання, 2- опроміненний, 3-відпалений, 4-намагніченими

При дії у-променів у гранатових структурах утворюються кластери радіаційних дефектів, з'являються вільні електрони і дірки, більша частина яких після припинення опромінювання - рекомбінує, але менша їх частина може бути захоплена іонами, створюючи таким чином різноманітні радіаційні центри.

Наявність рідкоземельної домішки створює додаткові центри захоплення, наприклад, іони Се - пастки для дірок, так як легко переходять у чотирьохвалентні іонн, у результаті чого виникає надмірна кількість електронних центрів. Для N(1 3+ найбільш імовірний перехід у двохвалентний, внаслідок чого неодим стає пасткою для електронів. Одночасна присутність декількох видів домішкових атомів робить картину утворення центрів забарвлення більш складною. Вплив домішки на зміну оптичної густини під дією у- випромінювання проявляється у тому, що радіаційна стійкість оберненопропорцційна кількості домішки, чим більше різнорідних видів домішкових іонів, тим менша радіаційна стійкість граиатових структур.

Дослідження впливу відпалювання на опромінені гранатові структури дозволяють зробити висновок про природу виникнення цих центрів і запропонувати модель електронних переходів.

Схематичне зображення енергетичної зонної структури ЗІГ з домішками зана на малюнку З

за

ЖЕ)

Смуги поглинання гранатових структур ЗІГ, яки експериментально спостерігалися, свідчать про переходи енергією 3,86 еВ ; 4,754 еВ; 5,445 еВ. Такі переходи можливо спостерігати при значної концентрації центрів поглинання та досить великій ймовірності поглинання.

Так як у процесі експерименту гранатові структури піддавалися впливу магнітного поля ( меньше 0.0001 еВ) і високотемпературному відпалу (0,025 еВ), що є недостатнім для збільшення концентрації

центрів поглинання, логично зробити припущення про збільшення

ймовірності поглинання.

Імовірність поглинання активним центром, що знаходиться у вузлі типу І, записується у феноменологічній формі:

w oct = А (1+ В cos ^ а і ) (1+ С cos 2 Ь і )

де а і і Ь і - кути між локальною віссю симетрії вузла І та

напрямами поляризації світла Е і намагніченості М, відповідно, А, В,С

- константи. Враховуючи, що кут а для Е [111] , у нашому випадку дорівнює 0, а основной вклад у швідкість імовірності перерозподілу населеності цих центрів вносить кут Ь який визначається напрямком М [111] , можна зробити висновок про створення додаткових енергетичних переходів, пов’язаних з утворенням магніточутливих центрів.

Виявлено вплив зовнішнього постійного магнітного поля на коефіцієнт поглинання кристалічної плівки ЗІГ в області енергій кванта світла, які відповідають енергіям міжзонних переходів підгратки іонів заліза, який може бути реалізований в наслідок опромінення ферит-гранатових плівок у- квантами і наступного високотемпературного відпалу. За цих умов утворюються радіаційні дефекти на рівні іонів кисню и заліза двухвалентного, які є новими, порівнено з початковою плівкою, магнітоактивними центрами. При накладанні зовнішнього магнітного поля величиною 20 кЕ оптична густина в області енергій квантів світла, відповідних до міжзонних переходів підгратки заліза зменшується на величину до 40 % (в 2,5 раза). Цей магнітооптичний ефект є обротним, а величина оптичної густини плівки відновлюється при накладанні зовнішнього змінного поля, що пов’язано з розупорядкуванням цим змінним магнітним полем магнітних моментів, створених при опроміненні у- квантами і високотемпературному відпалі нових магнітних дефектів.

У работі було досліджено спільній вплив у- випромінювання і високотемпературного підпалювання на зміну коефіцієнта прозорості ферит-гранатової плівки під дією магнітного поля. Ві-містку ферит-гранатову плівку піддавали опроміненню дозю 1СК - 108 Р,

високотемпературному відпалюванню на повітрі при Т = 950 К і намагнічували в діапазоні від 400 А/м до 1600 А/м , просвічували УФ у діапазоні 200-500 нм. При цьому коефіцієнт прозорісті обробленої плівки ставав на 10% -40% більшим. ' .

Це пояснюється посиленням ефекту Фарадея, який відбувається за рахунок більшої спін-орбітальної взаємодії іонів Ві та кисню, котрі під дією у- випромінювання за рахунок змішування бр-орбіталей іонів Ві й 2р-орбіталей іонів киснею підсилюють магнітооптичне обертання. Причому, змішування бр-орбіталей іонов вісмута з 2р-орбіталями кисню збільшує спін-орбітальний зв’язок, відповідальний за розщиплення рівнів іонів заліза. Роль відпалювання в цьому експерименті зводиться до знищення радіаційних центрів, котрі призводять до зменшеній оптичної густини. При цьому під дією магнітного поля відбувається переорієнтація магнітної підсистеми ферит-гранатової плівки, внаслідок чого на ступінь збільшується магніточувстливість в УФ діапазоні.

У четвертій главі розглядається експеримент з виявлення впливу високотемпературного відпалення на зміну оптичної густини гранатових структур, який проводився в роботі. Процес відпалювання застосовується для зменшення кількості дефектів у матеріалі, у якому концентрация дефектів перевищує термодинамічну рівноважну величину. Термодинамічні рушійні сили доводять концентрацію дефектів до рівноважного значення. Наприклад, відпалювання зворотних радіаційних дефектів гранатових структур після дії тг- випромінювання вказує, що при Т= 600 0 С прості радіаційні центри релаксують. В процесі відпалювання враховуються не тільки вакансії і міжвузслькі зтоми, <ілс и домішкосі атомн і поз язаш комплекси дефектів. Обпалювання бездомішкових гранатових структур вказує, що при підвищених температурах до 1000 ® С склад оксидних сполук може несуттєво відхилятися від стехіометричного, і для таких сполук зі складною будовою величину теплового розширення визначає алюмінієва у АІГ або залізна у ЗІГ жорстка підгратка.

Домішки, які є структурами дефектами в гранатах, можуть відігравати роль центрів,через які у процесі непрямих “перестрибів” відбувається рекомбінація індукованих опроміненням дефектів.

Проведені експерименти з високотемперетурного відпалювання структури граната вказують, що на коефіцієнт поглинання, а відповідно, на концентрацію структурних дефектів, має вплив не тільки температура, але і тривалість відпалювання, що свідчить про різну природу виникнення дефектів, пов’язаних з особливостями домішкових граток гранатових структур.

Високотемпературному відпалюванню ферит-гранатові плівки присуще де які особливісті, так як у видимому і ближньому інфрачервоному діапазонах, маються смуги поглинання, що визначаються суперпозицією вкладів від внутрішньоіонних електродипольних переходів. Причому у структурі граната іони Ре 3+ перебувають у викривлених октаедричних і тетраедричних позиціях всередині поліедрів, утворених іонами кисню. І той факт, що мають місце заборонені за спіном і парністю переходи іонів заліза у видимому світлі пояснюється існуванням кооперативного ефекту спарених спінових комплексів, який знімає заборону за спіном для одноіонних переходів. У видимому діапазоні домінуючий вклад у коефіцієнт поглинання вносят два переходи у кристалічному полі а- і підгратки. Зі зростанням температури вікно прозорості зміщується в область великих значень довжини хвиль, що обумовлено двома причинами: слабким зміщенням переходів у 14 області і розширенням піків поглинання, причому, другий механізм домінуючий.

Для пояснення природи додаткового поглинання у ближньому’ 14 області від 4000 см до 1000 см допускається можливість утворення пар іонів заліза

2Ре 3+ -* Ре 4+ + їїе 2+ ‘

Про те, основна причина додаткового поглинання пов'язується з розкиданням донорів і акцепторів, що супроводжується наявністью іонів двох і чотирьох валентного заліза. Процес відновлення здогадно йде за такою схемаю:

Ге 4+ —> Ге 3+ + е ' ре •5+ —> ре 2+ + е '

Зростання оптичного поглинання можна пояснитн тільки припустивши парний перехід заліза із трьох валентного у двух валентне в а- і сі- підгратках граната за рахунок змішування збуджених станів іонів заліза двох і чотирьох валентного. У процесі відпалювання відбувається одночасне формування іонів заліза чотирьох валентного і кисневої вакансії. При додатковій дії у- випромінювання виникають радіаційні дефекти, пов’язані локалізацією дірок на іонах кисню і утворенню складних комплексних сполук, що містять іони заліза з дробовою валентність 2-3 і 3-4 та іони кисню.

Причому радіаційні дефекти кисню є парамагнітними центрами, які вносять додатковий вклад у магнітну підсистему ферит-гранатів.

Крім того, було досліджено вплив величини і напрямку магнітного поля на коливальні спектри у парі О 2‘ —> Ре ^ ~ , де іони заліза є пентроми поляризації нової магнітної фази. Зміна у процесі обпалювання концентрації іонів заліза призводить до зміни спін-хвильового спектра іонів кисню і заліза, а кисневі вакансії під дією у- променів перетворюються в парамагнітні центрі, які під дією магнітного поля орієнтуються. -

Практичне застосування одержаних результатів дає можливість регулювати оптичні властивості плівки, зокрема, коефіцієнт прозорості (коефіцієнт поглинання) у залежності від величини магнітного поля. Чим більша напруженість магнітного поля, тим вищий коефіцієнт прозорості оброблєнної плівки.

Так, наприклад, ферит-гранатову плівку, вирощину ка кристалах Gd з Ga 5 0)2 у напрямку (111) з домішками іонів Y,Bi,Tm, піддавали високотемпературному відпалу на повітрі при Т=1000 0 С протягом однієї години. Охолоджували зразки в печі до кімнатної температури, потім опромінювалися на установці ЛМБ -1 закритого типу “Гамма” -1 М Y- випромінювання радіактнвного ізотопу Cs дозою 10 * - 10 ® Р,

і намагнічували у рівномірному магнітному полі, напруженість якого змінювалася для одержання бажаного коефіцієнта прозорості.

Таким чином, після спеціальної обробки, яка включає відпалювання і опромінення, у плівці відбуваються структурні зміни, які дозволяють регулювати коефіцієнт прозорості величиною магнітного поля (мал.4).

(У,ВІ)з (Fe,Ga)5 О12

У процесі виконання дослідження розроблені методики

•визначення концентрації домішки іонів Ві, Се, Nd, Tm

•визначення товщини ферит-гранатової плівки з домішкою іонів 93 і перехідних металів

•запропонована методика зберігання і запису інформації на Ві-містких ферит-гранатових плівках вУФ і дальньому ІЧ діапазонах.

У роботі зроблено такі висновки:

1. Нові шах спектрів поглинання у області на довжинах хвиль 227 нм, 260 нм, 320 нм виникають в наслідок опромінення g-квантами кристалів гранатових структури не залежать від наявністі донорних або

акцепторних домішок, а відповідні їм значення енергій електронних переходів 5,5 ±0,3 еВ; 4,8 ±0,3 еВ; 3,86 + 0,3 еВ близько до значень енергії електронних переходів між валентної зоною підгратки іонів кисню та акцепторнимі рівнями О + і О

2. Під дією опромінення дозами 10 2 - 10 ® Р і

високотемпературного відпалювання на повітрі в ультрафіолетовому діапазоні під дією мгігнітного поля відбувається переоріентація магнітної підсистеми ферит-гранатової плівки в напрямку дії магнітного поля. ~

3. Радіаційні центри забарвення (РЦЗ), що проявляються у спектрах поглинання, пов’язані з особливостями домішкових підграток гранатових структур. Параметри відпалювання свідчать про різну природу виникнення РЦЗ.

4. У кристалів гранатових структур опромінюванних т-квантами, електронні переходи з енергіями 3,86; 4,8; 5,5 еВ зникають в наслідок високотемпературного відпалу, при цьому одночасно релаксують акцепторні рівні іонів кисню О + і О

5. Встановлено вплив елементів основної матриці і домішкових іонів гранатових структур на величину залишкового радіаційного фону і час повної релаксації радіаційних центрів. А також визначено взаємозв’язок між величиною залишкового радіаційного фону і радіаційною стійкостіо гранатових структур.

6. Під дією високотемпературного відпалювання у ближньому інфрачервоному діапазоні утворюються додаткові смуги поглинання, пов’язані з утворенням іонів Ре і Ре

7. Вперше виявлено вплив зовнішнього постійного магнітного поля на коефіцієнт поглинаня кристалічної плівки ЗІГ у області енергій квантів світла, відповідних енергіям міжзонних електронних переходів підгратки іонів заліза.

8. Установлені експериментальні закономірності зміни оптичної густини від величини і напряму магнітного поля, що дозволяє використовувати ферит-гранати в якості магнітооптичних пристроїв робочого діапазону від ультрафіолетового до дальнього інфрачервоного діапазонів, що значно розширює можливості практичного застосування.

Основний зміст дисертації опубліковано в роботах

1. Маслова О.В. Спосіб одержання магнітооптичних плівок з

подвищеною прозористью, // рішеня по видачу патенту на винахід від 25.09.96 № 96010092/247, Держреєстр 15385 А, опубл.

“ Промислова власність України № 3,- 1997

2. Маслова О.В. Спосіб одержання магнітооптичних плівок, // рішеня по видачу патенту на винахід від 25.09.96 № 96010093/248, Держреєстр 15385 А, опубл. " Промислова власність України №

З,- 1997

3. Горбань О.М., Маслова О.В. Спосібобробки носія для запису та зберігання інформації, // рішеня по видачу патенту України на винахід від 28.01.97 № 96062458

4. 1.1. Davidenko, V.F. Kovalenko, S.N. Lyakhimetch, O.V. Maslova Properties of vismut ferrite-garnet epitaxial films in magnetic fields //Proceeding of in conference on magnitism, - 1994.- p.247-253

5. Маслова О.В. Влияние ^-облучения и высокотемпературного отжига на оптические свойства Y 3 Al 5 О 12 с примесью ионов редкой земли // УФЖ .- 1994..Т.39 - № 10 (№2028) с12

6. О. Maslova Influence of annealing on optical absorption of high-energy heavy ion irradiated garnet films. // Proceedings of the Joannes Marcus Marci Sptctroscopic Society,- 1995.- p. 41-45

7. O. Maslova Modification of garnet spectroscopic properties under differentional influence. // Proceedings of the International Autumn School - Conference for Young Scientists Ukraine,- 1995.- p. 21-22

8. N. Kulagin, V. Sandulenko, G. Trojan-Golovian, O. Maslova X-ray spectroscopy investigation of radiation-stimulated processes in doped crystals // Abstracts - XII International congress on X- ray optics and microanalysis 28 aug.1989 - Cracow, 1989,- p.253

9. Маслова О.В. Состояние примесных ионов группы лантана в кристаллах типа граната после у-облучения и высокотемпературного отжига / / Материалы совещания молодых ученых и специалистов, Севастополь, 20 июля, 1991,- Киев, 1991 - с.27-30

10.0. Maslova The influence of X-ray on the changing of optical

properties of garnet with doped of rare-earth elements // Abstracts - XIII International congress on X- ray optics and microanalysis 31 aug.1992 .Manchester, 1992.- p.115 . .

11. Маслова О.В. Исследование оптических свойств алюмо-

иттриевых гранатов с примесью ионов РЗЭ // Материалы

конференции “Физика и прогресс", 1 фез., 1992.- Санкт-Петербург, 1993,- с.35-36

12.Маслова О.В. Связь образования радиационных центров окраски с ростовыми дефектами в кристаллах YAIO 3 : Nd // Тез. докладов науч. Конф. ЗГУ(выпуск II), - Запорожье 1992.- с.7

13.0. Masiova The changing of spectroscopic of garnets with

impurity rare-earth ions / / Abstracts- XXII European Congress on Molecular Spectroscopy , Essen, 1994.- p. 177

14.0.V. Maslova The influence of outward affect on optical characteristics of garnts structures with rare-earth ions addition / / Abstracts - X Feofilov symposium on spectroscopy of crystals activated by

л i л * ♦ «5 » i inn: г» • . r> . i 1лпг

rare eaua and uansmonai ions, j juie, iyyj, - oamt - Petersburg,

p.149

15.0. Maslova Vibrational spectra and optical properties of garnets

structures // Abstracts- XXIII- European Congress on Molecular

Spectroscopy , Balatonfured, 1996.- p. 168

Аннотация

Маслова О.В. Магнитооптические свойства обработанных гранатовых структур. .

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук по специальности 01.04.10 - физика

полупроводников и диэлектриков. Запорожский госуниверситет, Запорожье, 1997

Защищается 4 научных работы и 3 патента Украины, которые содержат результата экспериментальных исследований влияния у-облучения, высокотемпературного отжига и магнитного поля на оптические свойства структур типа граната.

Установлено, что в феррит-гранатах в результате облучения у-квантами и высокотемпературного отжига образуются магнитоактивные центры включающие ионы

ре2+

и комплексные дефекты кислорода, которые ответственные за магнитооптический эффект поглощения неполяризованного света в области межзонных электронных переходов подрешетки железа. А так же, в результате облучения у- квантами, возникают дефекты акцепторной природы в подрешетках кислорода, электронные переходы на которые имеют значения энергий равные 3,86+0,3 эВ , 4,8 ¿0,3 эВ, 5,5 + 0,3 эВ. Дефекты эти релаксируют при высокотемпературном отжиге.

Определены экспериментальные закономерности изменения оптической плотности от величины и направления магнитного поля , позволяющие использовать феррит-гранаты в качестве магнитооптических устройств рабочего диапазона от УФ до дальнего ИК, что значительно расширяет возможности практического применения.

Summary

Oksana Maslova Magnet-optical properties of treated garnet

structures.

The thesis for obtaining the degree of a Candidate of physics and mathematic’ sciences in speciality 01.04.10, that is the physics of semiconductors and dielectrics Zaporozhye State University, Zaporozhye,

1997.

The thesis covers 4 scientific research papers and 3 patents which contain the resalts of the experimental reseach of irradiation, annealing at high temperatures and magnet field influence on optical properties of garnet type structures.

It was found, that

In garnet structures, the defects of accepted nature appear in sub!atties of oxygen as a result of radiation by y-rny. Its electronic transition has the energy meanings equal to 3,86±0,3 eV; 4,8 ±0,3 eV; 5,5 ±0,3 eV these defects disappear at annealing at high temperatures.

In garnet ferrite magnet-active enures including Fe ions and the complex defects of oxygen are the result of radiation by y -ray. These defects are responsible for magnet-optical effect of absorptions of nonpolarizated light in the field of electronic transitions of sublattices of ferrum between zones.

Experimental appropriateness of changing of optical density depending on the size and direction of the magnet field allow to use garnet ferrite as magnet-optical appliences having the working range from UV to far IR. These results gradually increase the possibilities of there practical implementation.

Ключові слова:

у- випромінювання, магнітне поле, високотемпературний відпал, ферит-гранат