Оптическая спектроскопия фотостимулированных явлений в металлооксидных купратах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ ЛЬВІВСЬКИЙ ЛРРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім. і. ФЕАНКА

На правах рукопису

Р Г В ОД УДК 535.33:539.2+535.375+535.21:538.945

1 5 ДЕН

Малинич Сергій Захарович

ОПТИЧНА СПЕКТРОСКОПІЯ ФОТОСТИМУЛЬОВАНИХ ЯВИЩ У МЕТАЛООКСИДНИХ КУПРАТАХ

01.04.10 - Фізика напівпровідників та діелектриків

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

Львів - 1996

Дисертацією є рукопис.. •

Роботу виконано на кафедрі фізики напівпровідників Львівського державного університету ім. Івана Франка

Науковий керіоник : доктор фізико-математичних. наук, професор

; ' Довгий Ярослав Остапович

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних. наук, профес&р

' Носенко Анатолій Єрофійович

кандидат фізико-математичних наук, доцент Кособуцький Петро Сидорович

Провідна організація: Інститут фізики НАН України

Захист відбудеться 18 грудня_1996 р. о 15 год. на засіданні спеціалізованої Ради (Д.04.04.08) при Львівскому державному університеті ім. І. Франка за адресою: 290005, м. Львів, вул. Драгомакова 50, аудиторія № І, фізичний факультет. • V

З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Львівського державного університету ім.І.Франка (м. Львів, вул. Драгоманова, 5)

Автореферат розіслано 199В р.

Вчений секретар Спеціалізованої вченої ради доктор фіз.-мат. наук професор

Блажиєвський Л.Ф.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Серед різноманітних фізичних влаЬтивоеШГпе-ровскітоподібних металооксидних купратів найбільш незвичайною є поява надпровідності при порівняно високих температурах - від ЗО до 164 К. За десять років, що минули- з часу відкриття високотемпературної надпровідності, синтезовано, нові класи сполук: Ьа-Ва(Зг)-Си~ОІ ‘У-Ва-Си-О, Ві-Са-Бг-Си-О, ТІ-Єа-Ва-Си-О, а також ртутьвмісні системи Не -Ва-Са-Си-О. Характерною їх особливістю є існування споріднених з ними аналогів, що відрізняються від металічних надпровідників концентрацією кисню і володіють діелектричними властивостями, переходячи у надпровідний стан при низьких'температурах або не виявляють цього переходу зовсім. Істотну роль при цьому відіграє концентрація кисню у даних матеріалах. Деякі з них вже використовуються у надчутливих квантових інтерферометричних пристроях (СКВІД'ах), болометрах, приймачах НВЧ випромінювання. Отримано монокристали, кераміки та плівкові зразки. Але можливості практичного застосування цих матеріалів обмежуються деякими особливостями, а саме: двійникуванням кристалів, низькою механічною стійкістю, гігроскопічністю- тощо. Кількість робіт, присвячених вивченню фізичних властивостей цих сполук, налічує; аже десятки тисяч найменувань. Значна увага звертається на, оптичні характеристики у різних ділянках спектра,. вивчення електронних станів та граткових коливань. •

У сімействі металооксидних купратів однією з найбільш вивчених сполук є УВа2Сиз07_8 (умовне позначення. 1-2-3). Залежно від вмісту кисню (параметр 8), вона може переходити у надпровідну фазу при різних критичних температурах. : ^ 1

Останнім часом інтенсивно почали вивчатися фотоіндуковані явйщв у діелектричній та надпровідній фазах 1-2-3. Досліджувалися в основному плівкові з[/чзки УІЗа)Си307_б. Вивчалися зміни критичних струміВі

критичної температури та оптичного пропускання. Практично осторонь лишилися дослідження впливу випромінювання лазерних джерел на зміни оптичних спектрів відбивання.

Недостатньо вивчені нелінійно-оптичні ефекти, описувані полярними тензорами третього рангу, у монокристалах та кераміках УВа2Си307_5 (просторова група 02ь'). Ш°. ймовірно, пов'язано з їх центросиметричною макроструктурою.

Перелічені властивості крім наукового інтересу можуть мати ряд практичних застосувань.

дослідження оптичних спектрів монокристалів та керамік УВа2Си307_5, як чистих, так і легованих рідкісноземельними елементами; вивчення фотостимульованих змін і можливості здійснення переходу ді-електрик-метал (надпровідник), а також виявлення нелінійно-оптичних ефектів (генерація другої гармоніки).

Досягнення поставленої мети вимагало розв’язання таких задач:

1. Вивчення структури оптичних спектрів відбивання монокристалів та керамік 1-2-3, як чистих, так і легованих церієм та лантаном.

2. Дослідження впливу лазерного опромінення на зміни спектрів відбивання з метою індикації переходу діелектрик - метал.

3. Реєстрації сигналів другої гармоніки у центросиметричних спо-

луках УВа2Си307_8 та вйвчення впливу різних факторів на їх інтенсивності. .

4. Проведення розрахунків оптичних функцій керамік УВа2Си307-а за співвідношеннями Крамерса-Кроніга.

5. Обгрунтування деяких рекомендацій щодо можливостей керування параметрами надпровідників даного класу шляхом лазерного опромінення, а також щодо неруйнівних методів контролю параметрів 5 і Тс за інтенсивностями відповідних чутливих ліній спектра та сигналом відбитої другої гармоніки.

Наукова новизна:

1. Вперше досліджено вплив легування церієм та лантаном керамік УВа2Си307_5 на характер формування їх оптичних спектрів відбивання у видимому та 14 діапазонах. ■

2. Досліджено фотостимульовані явища у монокристалах та кера-

міках УВа2Си307_5. Вивчено зміни кристалічної структури та зміни спектрів відбивання внаслідок лазерного опромінення. Показана можливість здійснення фотостимульованого переходу діелектрик-метал (надпровідник). .

3. Вперше досліджено вплив лазерного опромінення кристалів УВа2Си307_з в атмосфері кисню під гідростатичним тиском на дисперсію коефіцієнта відбивання в області резонансного збудження'екситонів.

4. Вперше досліджені температурні зміни інтенсивності генерації другої гармоніки у кристалах УВа2Си307_8 в геометрії на відбивання. Вивчено вплив легування та постійних зовнішніх електричного і магнітного полів на генерацію другої гармоніки у надпровідній кераміці УВа2Си307_б.

Практична цінність результатів роботи.

1. Показана принципова можливість здійснення переходу діелектрик •- надпровідник без зміни хімічного складу сполуки УВа2Си307_5 шляхом їх лазерного опромінення. .'

. 2. В УВа2Си307_8 виявлено ефект генерації другої гармоніки, який

відкриває принципову можливість створення на основі цих матеріалів оптоелектронних пристроїв.

3. Розроблено' безконтактні оптичні методи контролю параметрів високотемпературних надпровідних матеріалів класу 1-2-3.

На захист виносяться положення:

. • . ' ' • • • . >

1. Опромінення діелектричних зразків УВа2Си307_8 лазерним випромінюванням видимого та УФ‘ діапазону спектра при температурах

Т<200К приводить до виникнення орторомбічного спотворення кристалічної гратки і, як наслідок, до переходу приповерхневого шару у надпро-. відний стан. Час релаксації кристалів та керамік ТВа2Си307_5 у напрямку метал - діелектрик за нормальних умов становить порядку 50 годин. .

2. Опромінення діелектричних монокристалів УВа2Си30 6 45 випро-

мінюванням ексимерного лазера (Ь= 308 нм) у кисневій атмосфері під гідростатичним тиском також зумовлює перехід кристалічної гратки із тетрагональної в орторомбічну фазу. ‘

3. Під дією, лазерного випромінювання .14 діапазону (Л.=10,6 мкм)

температура переходу у надпровідний стан керамік УВа2Си306 8 зменшується. .

4. У металооксидних купратах складу УВа2Си307_5 виявлено ефект генерації другої гармоніки, що зумовлений ян-теллерівським розщепленням біля сингулярностей Ван-Хова..

• Апробація роботи. Результати роботи доповідались на 9 наукових конференціях: III Всесоюзній нараді з ВТНП (м. Харків, 1991 р.), X Міжнародній та XII Республіканській школах-семінарах "Спектроскопія молекул та кристалів'' (м. Суми, 1991 р., м. Ніжин, 1995 р.), XIV Міжнародній конференції з кріогенної техніки ІСЕС/ІСМС (м. Київ, 1992 р.), 1 Міждержавній конференції "Матеріалознавство- ВТНП" (м. Харків, 1993 р.), VII Тристоронньому Українсько-Російсько-Німецькому семінарі з ВТНП (м. Львів, 1995 р.), II Міжнародній школі "Фізика твердого тіла: Фундаментальні та прикладні дослідження" 55РРА’95 (м. Ужгород, 1995 р.), на конференції з матеріалознавства ВТНП (м. Сан-Франціско, США, 1996 р.), III Польсько-Українській конференції по фероелектриках (м. Кудова-Здруй, Польща, 1996 р.), а також на конференціях Львівського державного університету ім. Г. Франка протягом 1991-1996 рр.

Публікації. Матеріали дисертації викладені у 13 друкованих працях, наведених у переліку посилань.

Особистий пиесок дисертанта полягає в отриманні спектрів відбивання монокристалів та керамік УВа2Си307_5, дослідженні фотоіндуко-ваних змін оптичними методами, розрахунках оптичних функцій кераміки УВа2Сиз068 за співвідношеннями Крамерса-Кроніга. Положення, що ви-» носяться на захист, а також висновки даної роботи належать автору. У працях, виконаних разом з іншими співавторами, частка участі автора дисертаційної роботи рівнозначна участі інших авторів.

Об’єкт та методи дослідження.. Доцільність вибору об'єктів досліджень зумовлена надійними даними щодо кристалічної структури та оптичних властивостей УВаїСизО^а, що дає можливість прослідкувати за їх змінами в процесі опромінення.

В роботі використовувались традиційні оптико-спектральні методи. Вимірювання здійснені за допомогою автоматизованих спектральних установок, а також з використанням сучасних методів рентгенострук-турних та нелінійно-оптичних досліджень. Робота виконувалася на кафедрі експериментальної фізики Львівського держуніверситету. .

Структура та о.б'ем дисертації. Дисертація складається із вступу, п’яти розділів, висновків та переліку посилань. Загальний об'єм роботи становить 129 сторінок, рисунків - 49, таблиць - 9, бібліографія містить 166 найменувань. ■ .

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У_ЕСТу.Ш обгрунтовано актуальність досліджень, визначена мета роботи, її наукова новизна та практична цінність, сформульовані положення, що виносяться на захист, а також подана інформація про апробацію роботи, публікації автора, структуру та обсяг дисертації.

У першому розділі розглянуто кристалічну структуру діелектричної та металічної фаз УВа2Си307_.б. Подано аналітичний огляд наукової літератури, присвячений електронній структурі та 'оптичним властивостям тетрагональної тл орторомбічної модифікацій УВа2СизО?_в. Окремо роз*

глядаються фотостимульовані явища у цих сполуках та процеси, що відбуваються у них пр,; опроміненні світлом видимого діапазону. Обговорюються можливі механізми фотостимульованих змін. Огляд літератури показує, що, незважаючи на велику кількість робіт з даної тематики, фотостимульовані явища у ¥Ва2Си307_Б вивчені ще недостатньо.

Другий розділ присвячений опису методів одержання монокристалів та керамік УВа2Си307_б з різним вмістом кисню, а також легованих церієм та лантаном. Описано, методи визначення стехіометричного складу зразків. Показана схема установки для вимірювання спектрів відбивання зразків. Стисло охарактеризовані установки для вимірювання спектрів комбінаційного розсіяння та 14 спектрів відбивання. Обгрунтовано вибір спектрального діапазону, в якому проводилося опромінення лазерними джерелами різної потужності, викладено деталі фотостимульованих досліджень монокристалів та керамік УВа2Сиз07_5 при низьких темпера-, турах та при наявності гідростатичного тиску. Приведено схему установки для вимірювання сигнала генерації другої оптичної гармоніки. Описано методику розрахунків оптичних функцій за співвідношеннями Крамер-са-Кроніга та метод екстраполяції експериментальних даних поза виміряну ділянку спектра.

У_^гр£ї№му_{іоздіді викладено результати комплексних досліджень фотостимульованих змін у монокристалах та кераміках діелектричної (тетрагональної) модифікації УВа2Сиз07_а.

Опромінення тетрагональних монокристалів 1-2-3 лазерами неперервної дії при значеннях доз (1,5 -г11,5)-1021 фотонів/см2 приводить до структурних змін на глибині 5-8 мкм, які полягають у посиленні орто-ромбічного спотворення гратки. Останнє проявляється у виникненні надпровідних властивостей опромінених ділянок. Фотостимульовані зміни мають тенденцію до насичення після 15-20 хв. опромінення. Дещо інший характер залежностей отриманий при використанні імпульсного 1ДГ-№ (Р =70-75 Вт/см2, А = 1.00 мкм) та ексимсрного ХеСІ (Р=80-85 Вт/см2,

А,= 308 нм) лазерів. В цьому випадку величина параметра (7-5) помітно зростає, а після шести імпульсів опромінення зразків вихідної тетра-фази відбувається різке зменшення ефекту. Залежність температури переходу у надпровідний стан Тс від кількості імпульсів N підтверджує це (табл. 1). Вплив нагрівання зразків лазерним випромінюванням виключався шляхом розміщення їх у кріостаті при Т=4,2 К. При температурах вищих за 200 К фотостимульовані зміни не виявлені. Вказані особливості пов’язані з тим, що при поглинанні світла зразком відбуваються два про-

■ ^ ■ Таблиця 1.

Залежність критичної температури Тс від кількості імпульсів N при опроміненні зразка УВа2Си307_5 ексимерним лазером.

N 2 3 4 5 6 7 8 .

Тс, К 23 42 61 90 69 40 17

цеси. З одного боку, електрони із заповненої валентної зони збуджуються і переходять у зону провідності площини Си02, звідки можливе їх перетікання у базисну площину СиОб, де вони захоплються пастками О”. При цьому у квазідвовимірній площині Си02 зростає концентрація дірок. Відбувається фотогенерація носіїв заряду і орторомбічне спотворення гратки. З іншого боку, йони кисню у базисних площинах СиОе мають високу дифузійну здатність..Енергії ~1 еВ достатньо для перекидання йонів кисню в межах базисної площини. Опромінення УВа2Си307_б стимулює впорядкування ланцюжкової підсистеми, що є властивим для ортором-бічної фази 1-2-3. При цьому перетікання електронів із квазі-20 площин у базисну площину СиО§ стає енергетично вигіднішим, що веде до появи додаткових носіїв заряду. '

. Опромінення ексимерним лазером монокристалів УВа2Си30 6 45, що перебували у кисневій атмосфері в умовах гідростатичного тиску від 0,4

10 . до 2 ГПа показало, що також має місце перехід зразка із діелектричного

у металічний стан. Про- виникнення металічної фази свідчить зменшення інтенсивності піка при 1,7 еВ у спектрах відбивання, який має екситонну природу і притаманний саме напівпровідниковій фазі YBa2Cu307_s. Відомо, що сам по собі гідростатичний тиск не викликає помітних змін у спектрах відбивання в даній області та змін критичної температури 1-2-3 аж до значень тиску порядна 35 ГПа. Ймовірно, випромінюваня ексимер-ного лазера веде до розриву мідно-кисневих хімзв’язків в УВа2Си307_в, що сприяє збагаченню вихідного зразка киснем.

Поява орторомбічної фази у процесі опромінення підтверджується результатами досліджень спектрів комбінаційного розсіяння. Досліджувалися кераміки УВа2Си3062. Для опромінення використовувався азотний лазер (Я, = 337 нм). Збільшення дози опромінення приводило до зростання інтенсивності коливних мод 115 та 505 см-1 (див. рис. 1). Виходячи із теоретико-групового аналізу, вони повинні спостерігатись лише для орторомбічної фази і пов’язані із коливаннями атомів Ва (Ag) та симетричним розтягом Си(1) - 0(4) (Ag) відповідно.

Рис. 1. Спектри комбінаційного розсіяння УВа2Си307-5 при різних потужностях випромінювання азотного лазера: 1 - 0 Вт/мм ,

2 - 0,1-5 Вт/мм2, 3 - 0,21 Вт/мм2, 4 - 0,44 Вт/мм2,

5 - 0,67 Вт/мм2. Т= 4,2 К.

Обробка кераміки УВа2Си3068 С02-лазером (^=10,6 мкм, Р= 10,75 та 21,5 Вт/см2) викликає погіршення надпровідних властивостей. Вимі-

рювання температурної залежності питомого опору на опроміненій та задній поверхнях зразка свідчить про об’ємний характер ефекта, тобто наявний суто тепловий вплив. Зміни спектрів відбивання в області 300 — 400 см~' свідчать про те, що випромінювання С02-лазера впливає передусім на кисневу підсистему.

Чехверхші_.р_о_здіЛ присвячений оптико-слектральним дослідженням сполуки 1 —2—3 у різних спектральних діапазонах.

Відомо, що властивості надпровідника на оптичних частотах не відрізняються від властивостей нормального металу, тому вимірювання спектрів відбивання у видимому та УФ діапазонах достатньо провести при кімнатній температурі. В області 1... 12 еВ виявлені характерні особливості у спектрах відбивання кераміки УВа2Си3068. Різкий спад коефіцієнта відбивання з ростом енергії в інтервалі 1,0 -1,6 еВ спостерігається у всіх ВТНП і пояснюється наявністю міжзонних переходів та близькістю плазмової частоти. Друга особливість — це пік при 4,7 еВ. Сильна анізотропія цієї смуги в площині аЬ, відома із літературних джерел, дає підстави пов’язувати її з електронними переходами ЗсіІ0Си -> зЛз'Си у ланцюжкових кластерах. Широка смуга поблизу 8 еВ пов’язана із переходами 2рО -»5сіВа. Для більш детальної розшифровки спектри відбивання оброблялися за співвідношеннями Крамерса-Кроніга. Отримано ряд оптичних функцій, а також функцію характеристичних втрат енергії електронів .-Іт(є2_І). Особливість дисперсії цієї функції в інтервалі 5 — 6 еВ може бути зумовлена наявністю кисневих вакансій, що формують додаткові стани з- і р— типу на 5,5 - 6,5 еВ вище рівня Фермі.

На відміну від, чистих сполук YBa2Cu3O7_.fi, у легованих лантаном кераміках спостерігається група інтенсивних смуг в інтервалі 2,2-3,1 еВ. Очевидно, це є наслідком включення сильно локалізованих 4(1-орбіталей Іа. Із збільшенням вмісту лантану відбувається спектральний? перерозподіл інтенсивності у цих смугах. У сполуках 1-2-3 лантан виступає як донор, оскільки йони Ва2+ заміщуються йонами Ьа3+. Атом лантана близь-

кий до атома Ва за розміром та масою, тому можна стверджувати, що таке заміщення позначається в основному на зарядових станах компонентів УВа2Си307_6. ' - .

Детально досліджується прояв домішок рідкісноземельних елементів церію та лантану у фононних спектрах керамік. Проведено теоретико-груповий аналіз нормальних коливань атомів монокристала УВа2Си307_б. Виявлено кореляцію між вмістом домішки, температурою переходу у надпровідний стан та структурою спектрів відбивання у далекій 14 області, що виявляється у поведінці моди 570 см-1, пов’язаної із коливаннями ланцюжків Си(1)-0(1). Температурна залежність фононної моди частотою 150 см-1, яка спостерігається у спектрах КР легованих керамік, має аномальний характер. Це свідчить про можливість керування параметрами ВТНП шляхом легування.

П'ятий розпіл присвячений вивченню ефекта генерації другої оптич-ної гармоніки (ГДГ) в геометрії на відбивання у центросиметричних мо-нокристалах та кераміках УВа2Си307_8 (просторова група 02І1'). Залеж-ність інтенсивності відбитої ГДГ від товщини монокристалів ТВа2Си307_6 суперечить висновкам про те, що ефект зумовлений лише порушенням симетрії приповерхневого шару. Для пластинок товщиною 2,6 мкм максимальне, значення компоненти тензора нелінійно-оптичної сприйнятли-вості (НОС) Хиз(2ш) становить біля 1Э"16 м/В, що відображає факт забо-рони явища макросиметрією. При дослідженні температурної залежності інтенсивності ГДГ виявлено різке її зростання при температурах, нижчих за Тс,. що свідчить про взаємозв’язок ГДГ із процесами, які відбуваються при надпровідному спарюванні нрсіїв заряду. Рентгенодифракційними ме-тодами в області температур 20 - 72 К виявлено співіснування у сполуці УВа2Си307_5 двох структурних фаз - основної 02(1' (Ршшт) та ацент-рйчної С2у6 (Рпс2). Про існування ацентричної модульованої надструк-турй свідчать

додаткові рефлекси (к, І±£, т) у рентгенодифрактограмах. Можливо чинником, який пов’язує існування такої ацентричної модуля-ції із надпровідним спарюванням, є зонний ефект Яна-Теллера, завдяки якому відбувається розщеплення Зеї—рівнів міді. Ефект Яна-Теллера ви-никаєг внаслідок зміщення особливих точок Ван-Хова в ангармонічній мо-делі надпровідника при врахуванні сильних кореляцій носіїв заряду. З наявністю особливостей Ван-Хова поблизу рівня Фермі пов'язаний також пік магнітної сприйнятливості (утворення магнонів), що спостерігається в УВа2Си307_й у надпровідному стані.

Аналогічні дослідження проведені для керамік УВа2Си307_в. легованих церієм. Як і у попередньому випадку, чітко простежується кореляція ГДГ із надпровідністю. Зростання вмісту Се веде до зменшення концентрації вільних носіїв та зниження температури переходу у надпровід ний стан. Своєрідною є зміна сигнала ГДГ на дію постійних зовнішнії електричного та магнітного полів. Як електричне, так і магнітне поля, прикладені перпендикулярно повепхні зразка, послаблюють сигнал нелінійного оптичного відгуку. В той же час магнітне поле, прикладене паралельно до поверхні, веде до зростання цього сигнала. Наявність у кристалах УВа2Си307_а сегнетоеластичних доменів може приводити, до виникнення неоднорідного магнітоелектричного ефекту. При цьому компоненти тензора НОС будуть відмінні від нуля. '

Осітвикрезультапіла^внснавни*

1. Опромінення напівпровідникової фази УВа2Сцз07_8 (82 0,5) ла зерними пучками потужності порядку 50 Вт/см2 збільшує концентрацій! носіїв заряду та впорядковує мідно-кисневу ланцюжкову підсистему. При цьому відбувається фотостимульований перехід діелектрик-метал (надпровідник), який спостерігається, коли опромінення здійснюється при температурах Т<200 К. Час релаксації опромінених зразків із металічної у початкову діелектричну фазу становить порядку 50 годин.

2, Виявлено, що фотостимульований перехід монокристалів та керамік УВа2Си307_5 із діелектричної у металічну фазу можна здійснити при температурах .порядку 300 К у кисневій атмосфері під гідростатичним тиском. В процесі лазерного опромінення розриваються мідно-кисневі хімічні зв'язки, що сприяє збагаченню вихідного зразка киснем і переходу його в орторомбічну фазу. .

. 3. Рентгеноструктурні дослідження виявили зміни структури зраз-

ків при опроміненні. Під дією світла відбувається впорядкування ланцюжкової підсистеми і, як наслідок, структурний фазовий перехід УВа2Си307.6

13 тетрагональної в орторомбічну фазу у приповерхневому шарі товщиною 5-8 мкм.

4. У спектрах комбінаційного розсіяння опромінених керамік УВа2Си3Об2 виявлено зміни інтенсивності коливних мод на частотах 115 та 505 см~\ що пов’язані із коливаннями атомів Ва та апікальних атомів кисню відповідно. Виходячи із теоретико-групо&ого аналізу встановлено, що ці моди притаманні орторомбічній фазі і свідчать про наявність орто-ромбічного спотвореня кристалічної гратки.

5. Встановлено, що внаслідок теплової дії випромінювання непе рерсного С02-лазера (Я=10,6 мкм) протягом 90 хв. на кераміку УВа2Си306в, змінюється характер температурної залежності питомого опору р(Т) в. об’ємі зразка. Відповідно при цьому спостерігаються зміни

14 спектрів відбивання в області 300-400 смч, які свідчать про те, що лазерна дія передусім проявляється на кисневій підсистемі.

6. За співвідношеннями Крамерса-Кроніга розраховано оптичні функції (б), є2, —1іл(єо-1), Іч'^ф) в області енергій 1... 12 еВ. На основі зонних схем, отриманих різними авторами, проведено ідентифікацію основних оптичних переходів. Структура спектра в інтервалі 2,0-3,7 еВ зумовлена переходами 2рО~Зі1Си. Походження смуг при 4,1 та 4,7 еВ пов'язане з переходами із ЗсіСи- валентних підзон у гібридизовані стани 45, 4рСи-зонн провідності. Широка смуга біля 8,0 еВ пов’язана із переходами

2рО-»5(!Ва. Особливість, що спостерігається в області 5 - 6 еВ у функції —Іт(е2 '), виникає завдяки наявності площинних кисневих вакансій, які формують додаткові стани 5- і р-типу на 5,5-6,5 еВ вище рівня Фермі.

: 7. Виявлено високу чутливість інтенсивності 14 моди при 570 см"1, пов'язаної із коливаннями зв'язків Си(1)-0(1) вздовж вісі с, до концентрації домішок рідкісноземельних елементів (Ьа, Се). На основі отриманих результатів розроблено метод безконтактної діагностики параметрів ВТІШ.

8. Виявлено аномальну залежність інтенсивності' моди 150 см-1 . спектра комбінаційного розсіяння від температури для системи УВа, дЬа02СизОб 3 в околі переходу у надпровідний стан. Ця залежність зумовлена тим, що йоми рідкісноземельних елементів при заміщенні Ва2+ на 1_а3* викликають перерозподіл заряду між Си(2) та 0(2,3), тим самим впливаючи на параметри надпровідника. .

9. Вперше виявлені та досліджені температурні залежності інтенсивності генерації другої гармоніки в геометрії на відбивання для центро-симетричних монокристалів УВа2Си307_8. Висловлюється міркування, що спостережуване явище зумовлене ацентричною модуляцією структури гратки і пов’язане із надпровідним спарюванням носіїв заряду внаслідок розщеплення Зсі—рівнів міді поблизу особливих точок Ван-Хова завдяки зонному ефекту Яна-Теллера.

10. Досліджено вплив легування та постійних зовнішніх електричного і магнітного полів на інтенсивність генерації другої гармоніки для керамік УВа2Си307_5. Постійне магнітне поле, прикладене перпендикулярно до поверхні зразка, зменшує величину сигнала другої гармоніки, що якісно узгоджується із наявністю неоднорідного магнітоелектричного ефекту, пов'язаного з існуванням доменних границь..

1. Довгий Я.О., Кітик І.В., Луців Р.В., Малинич С.З., Носан А.В., Ткачук В.В. Особливості оптичних спектрів високотемпературних надпровідних керамік УВа2_хЬахСи307_8 // Укр. фіз. журн. -1990. -Т.35, №11. -. С. 1720-1721. .

2. Довгий Я.О., Китык И.В., Луцив Р.В., Малинич С.З., Носан А.В., Ткачук В.В. Особенности КР спектров ВТСП керамик УВа2_х ЬахСи307_5 // Письма в ЖТФ. 1990. - Т.15, вып.18. - С. 57-60.

3. Довгий Я.О., Китык И.В., Луцив Р.В., Малинич С.З., Носан А.В., Ткачук В.В. Управление параметрами высокотемпературных сверхпроводников УВа2Си307_8 воздействием излучения эксимерных лазеров // Письма в ЖТФ. -1991. - Т.17, вып.4. - С. 17-19.

4. Довгий Я.О., Китык И.В., Луцив Р.В., Малинич С.З., Ясницкий Р.В. Фотоиндуцированное управление параметрами ВТСП // Физика низких темпер.-1991.- Т.17, № 11-12. - С. 1551-1552.

5. Довгий Я.О., Захарчук Г.П., Кітик 1.В:, Луців Р.В., Малинич С.З., Цебуля Г.Г. Спектри ІЧ-відбивання високотемпературних надпровідних

• керамік У|_хСехВа2Си307_8 та УВа2_хЬахСи307_5 // Укр. фіз. журн. -1991.-Т.36, №11. - С.1750-1751. .

6. Довгий Я.О., Китык И.В., Луцив Р.В., Малинич С.З., Носан А.В., Ткачук В.В. Проявление примеси церия в ИК спектрах сверхпроводящих иттриевых керамик //Журн. приіуі. сп-скопии. -1991. - Т.55, №4. - С. 666-668.

7. Довгий Я.О., Китык И.В., Луцив Р.В., Малинич С.З. Комбинационное рассеяние света и фотоиндуцированное управление параметрами ВТСГІ // Письма в ЖТФ. - 1992. - Т. 18, вып. 2. - С.83-86.

8. Васюк Н.Н., Довгий Я.О., Китык И.В., Луцив Р.В., Малинич С.З. Спектроскопическая диагностика индуцированных изменений параметров ВТСП под воздействием С02-лазеров // Оптика и спектроскопия. -1992. -Т. 73, № 5. - С. 974-979.

9. Довгий Я.О., Кітик 1.В., Луців Р.В., Малинич С.З., Носан А.В., Ткачук

В.В. Особливості оптичних спектрів високотемпературних надпровідних керамік Y,_xCexBa2Cu307_5 // Фіз. електроніка. - 1992. -Вип.42. - С. 87-90. ■

10. Kityk I.V., Lutciv R.V., Malynych S.Z., Vasjuk М.M. Spectroscopy of

the irradiated YBaoCu3Ox superconductors // Acta Physica Polonica. -1993. - V. 84, № 6. - P.1059-1064. .

11. Довгий Я.О.,.Китык И.В., Луцив Р.В., Малинич С.З. Нелинейнооптическая диагностика монокристаллов высокотемпературных сверхпроводников, легированных церием // В сб.: Материалы I Межгосударственной конференции "Материаловедение ВТСП". Харьков, 5-9 апреля 1993 г. - Т. 3. - С. 81.

12. Dovhyj Ya.O., Kityk I.V., Lutciv R.V., Malynych S.Z. Nonlinear-optical effects in the high—Tc superconductor YBa2Cua07_8 // Proc. II Intern. School-Conference "Solid State physics: Fundamentals, and Applications" (Uzhgorod, September 18-26, 1995). Kiev. - 1995. - P. R65-P67.

13. Довгий Я.О., Кітик І.В., Луців Р.В., Малинич С.З. Фотоіндуковані та нелінійно-оптичні явища у шісокотемпературних надпровідниках // Укр. фіз. журн. -1996. -Т. 41, № 5-6. - С. 534-544.

Malynych S.Z. Optical spectroscopy of pbotoinduced phenomena in the metaloxide cuprates.

The manuscript dissertation is to achive the degree of candidate of physical and mathematical sciences, speciality 01.04.10 — Physics of semiconductors and insulators. Lviv State University. Lviv. 1996.

13 scientific works containing the results of experimental investigations of changes in both insulating and metallic phases of УВа2Сиз07_з under laser illumination in visible and UV range are defended. The possibility of the insulator-metall transition below 200 К is shown. The effect of the second harmonic generation for single crystals and ceramics 123 is discovered. The connection of SHG with superconductive pairing of the charge carriers comes from temperature dependence of the SHG intensity. •

Малинич С.З. Оптическая спектроскопия фотостимулированных явлений в металлооксидных купратах.

Диссертация на соискание научной степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.10 - Физика полупроводников и диэлектриков. Львовский государственный университет им. И. Франка. Львов. 1996. ’

Защищается 13 научных работ/содержащих результаты экспериментальных исследований изменений, происходящих в диэлектрической и металлической фазах УВа2Си307_ь вследствие облучения их лазерными источниками в видимой и УФ областях спектра. Показана возможность осуществления перехода диэлектрик-металл (при температурах, ниже 200 К). Обнаружен эффект генерации отраженной второй гармоники для кристаллов и керамик УВа2Сиз07_8. Из температурной зависимости интенсивности ГВГ следует связь эффекта со сверхпроводящим спариванием носителей заряда. "

Ключові слова: металооксидні купрати,' високотемпературні над-провідника, спектри відбивання, фотоіндуковані зміни, генерація другої гармоніки.

ІІдписоло до друку 13.11.96. Фориат 60x84/16. Папір друк Прук офсетн. Уиовя.друк.арк^І,25.,Обл.-вид.арк. 1,25. Гиовн.фарб.відб. 1,3. Тирад 100. Зам. 285.

Іаішіяо-офсетяа лабораторія Львівського, держуніверситету [и. Івана Франка. 290602 Львів, вул.Уяїверситетсьна, І