Влияние примесных ионов на оптическое поглощение и люминесценцию монокристаллических пленок галлиевых гранатов, выращиваемых методом жидкофазной эпитаксии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

г

А

На правах рукописи

ВАСИЛЬЕВА Наталья Владимировна

ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСНЫХ ИОНОВ НА ОПТИЧЕСКОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ И ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЮ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК ГАЛЛИЕВЫХ ГРАНАТОВ, ВЫРАЩИВАЕМЫХ МЕТОДОМ ЖИДКОФАЗНОЙ ЭПИТАКСИИ

Специальность: 01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва, 2004 г.

Работа выполнена в Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова (физический факультет) и Институте общей физики им. А.М.Прохорова РАН

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук Рандошкин Владимир Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Тишин Александр Метталинович кандидат физико-математических наук Гочелашвили Констатин Семенович

Ведущая организация: Московский Физико-технический институт

-9ю часов

Защита диссертации состоится " 2004 г. в ч

на заседании диссертационного совета Д 501.002.01 в Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 199992, ГСП-2, Москва, Воробьевы горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, физический факультет, ауд.

ш

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова

Автореферат разослан

2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета канд. физ.-мат. наук

Лаптинская Т.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современный этап развития оптоэлектроники характеризуется потребностью создания- компактных оптических устройств на тонкопленочных гранатовых элементах. Для этих целей наиболее подходящими. являются тонкие пленки • с высоким кристаллическим совершенством, выращенные методом жидкофазной эпитаксии из переохлажденных растворов-расплавов на монокристаллических подложках со структурой фаната.

За последнее - время были получены и исследованы лазерные тонкопленочные структуры, выращенные в основном на подложках УзА15012 (ИАГ). Недостатком этого монокристалла является невысокая изоморфная емкость, обусловленная малым параметром кристаллической решетки ИАГ ^ = 1,2005 нм). Ионы А13+ являются наименьшими по размерам среди входящих в тетра- и октаэдрические подрешетки в структуре фаната, а среди входящих в додекаэдрическую подрешетку меньшими размерами по сравнению с У3+ обладают только ионы 1_и3+, УЬ3+, Тт3+ и Ег3*. Это ограничивает максимальную концентрацию крупных ионов (например, которую можно ввести в эпитаксиальную пленку

на подложке ИАГ, в то время как необходимым условием получения эпитаксиальной пленки является согласование параметров решеток пленки и подложки с точностью порядка 1 пм. Более высоким параметром кристаллической решетки (а* = 1,2383 нм) обладают подложки из (ГГГ)| на которых также можно синтезировать тонкопленочные лазерные пленки.

Для выращивания монокристаллических гранатовых. пленок методом жидкофазной эпитаксии используются растворы-расплавы на основе систем РЬО - В2О3 и Bi2Oз - В2О3. Однако при выращивании пленок этим методом в кристаллическую структуру пленки входят ионы раствора-расплава и материала тигля Эти ионы для

пленок являются примесными. Обзор литературы показывает, что влияние примесных ионов на оптическое поглощение и люминесценцию эпитаксиальных пленок фаната в диапазоне длин волн от 200 до 2500 нм изучено недостаточно.

Целью работы являлось исследование влияния примесных ионов, которые переходят в выращиваемую пленку из раствора-расплава, на оптическое поглощение и люминесценцию эпитаксиальных пленок галлиевых гранатов, выращенных на подложках из С<1зСа5012 с ориентацией (111). В рамках этого основного направления решаются задачи:

- синтез эпитаксиальных пленок гадолиний-галлиевого фаната из растворов-расплавов на основе систем РЬО - В2О3 и В|2Оз - В2Оз и исследование влияния примесных ионов на оптическое поглощение выращенных пленок;

- синтез эпитаксиальных пленок с разной концентрацией неодима и исследование люминесцентных свойств иона

- синтез Со-содержащих эпитаксиальных пленок и исследование влияния состава раствора-расплава на валентность легирующих ионов;

- определение положения энергетических уровней оптически активных ионов в выращенных пленках, исходя из экспериментально регистрируемых спектров оптического поглощения.

Научная новизна результатов, составляющих содержание диссертации, заключается в следующем.

1. Впервые получены систематические экспериментальные данные об оптическом поглощении примесных ионов РЬ2*, пары РЬ2" и РЬ4*, В|3* в эпитаксиальных пленках гадолиний-галлиевого фаната, выращенных на подложках ПТ из растворов-расплавов на основе систем РЬО - В2О3 и В1203 - В2О3.

2. Впервые определена концентрационная зависимость времени спада люминесценции ЫС-содержащих эпитаксиальных пленок в диапазоне изменения концентрации неодима от 0,3 до 15 ат. %.

3. Установлены схемы энергетических уровней ионов Ыс13* и Сс13+ в эпитаксиальных гранатовых пленках при комнатной температуре.

4. Впервые методом жидкофазной эпитаксии выращены пленки составов- Установлено, что в этих эпитаксиальных пленках ионы Со3+ входят во все три подрешетки структуры фаната, а ионы Со2* - только в тетраэдрическую подрешетку.

Научная и практическая значимость работы:

1. Полученные в настоящей работе систематические экспериментальные данные об оптическом поглощении примесных ионов в выращенных эпитаксиапьных пленках представляют собой основу для дальнейшего синтеза новых оптически активных пленок гранатов.

2. Определены оптимальные условия синтеза Nd-содержащих пленок гадолиний-галлиевого фаната на подложках ГГГ из растворов-расплавов на основе системы РЬО - В20з.

3. Определены оптимальные условия синтеза Со-содержащих пленок гадолиний-галлиевого фаната на подложках ГГГ из растворов-расплавов на основе систем РЬО -

4. Установленные в настоящей работе схемы энергетических уровней ионов в эпитаксиапьных галлиевых пленках открывают новые возможности в теории спектроскопии конденсированных систем.

На защиту выносятся положения:

1. Вклад примесных ионов свинца в оптическое поглощение . зпитаксиальных пленок гадолиний-галлиевого фаната, выращенных из свинецсодержащего раствора-расплава, при малом* переохлаждении обусловлен электронным переходом 1So 3Pi ионов Pb2* (280 нм), а при большом переохлаждении ещё и межвалентными парными переходами ионов РЬ2+ и РЬ4+ (550 нм) и переходами с переносом заряда между ионами О2' и РЬ4* (325 нм).

2. Вклад примесных ионов висмута в оптическое поглощение эпитаксиальных пленок гадолиний-галлиевого фаната, выращенных из висмутсодержащего раствора-расплава, обусловлен электронным переходом 1So 3Pi ионов Bi3+ (290 нм), причем интенсивность полосы поглощения этого иона уменьшается с ростом концентрации Gd203 в растворе-расплаве.

3. Примесные ионы в эпитаксиальных пленках гадолиний-галлиевого фаната, легированных неодимом, не оказывают существенного влияния на люминесценцию ионов Nd3*.

4. Ионы Со34 входят во все три подрешетки структуры граната у пленок, выращенных из свинецсодержащего раствора-расплава. У пленок,

выращенных из висмутсодержащего раствора-расплава, ионы входят в тетраэдрическую и октаэдрическую подрешетки, а ионы Со2* - в тетраэдрическую. При введении 0е02 в раствор-расплав кобальт переходит в двухвалентное состояние и входит только в тетраэдрическую подрешетку.

Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались на "IX Национальной конференции по росту кристаллов" (Россия, Москва, 2000г), Второй Научной конференции "Фундаментальные проблемы физики" (Россия, Саратов, 2000 г), 4-ой Международной конференции "Рост кристаллов и тепломассоперенос" (Россия, Обнинск, 2001 г), "X Национальной конференции по росту кристаллов" (Россия, Москва, 2002г), 5-ой Международной конференции "Рост кристаллов и тепломассоперенос" (Россия, Обнинск, 2003г), на научных семинарах Научного центра гидрофизических исследований физического факультета МГУ (2002 г) и научных семинарах отдела Когерентной и нелинейной оптики ИОФ РАН (2003 г).

Основное содержание диссертации опубликовано в 15 печатных работах.

Объем и содержание работы. Объем диссертации составляет 130 страницы текста, включая 47 рисунков, 13 таблиц и список литературы из 84 наименований.

Диссертация содержит четыре главы, каждая из которых заканчивается выводами. В конце работы сформулированы основные результаты и общие выводы, список цитируемой литературы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность и выбор направления исследований, формулируются цель и задачи диссертационной работы, отмечается научная новизна, научная и практическая значимость полученных результатов, приводятся положения, выносимые на защиту, дается информация об апробации работы и краткая аннотация результатов, изложенных в последующих главах.

В главе 1, «Литературный обзор», представлен анализ литературы в области выращивания и исследования оптически активных пленок

гранатов. Обсуждаются структура монокристаллов фаната, основные закономерности жидкофазной эпитаксии монокристаллических пленок из переохлажденного раствора-расплава, оптическое поглощение примесных и легирующих ионов в объемных монокристаллах и люминесценция монокристаллов GdaGasO"Nd, а также параметры известных пленочных лазеров.

В главе 2, «Методика выращивания и измерение параметров эпитаксиальных пленок фанатов», обсуждаются методика выращивания монокристаллических эпитаксиальных пленок гранатов и методы измерения их спектроскопических характеристик.

Все образцы монокристаллических пленок гранатов, исследованных в данной работе, были выращены методом жидкофазной эпитаксии из переохлажденных растворов-расплавов на установке эпитаксиального роста УЭР-3.

Спектры поглощения регистрировались на двухлучевом спектрофотометре Lambda 900 фирмы Perkin-Elmer при комнатной температуре. Спектрофотометр обеспечивает спектральное разрешение . от 0,05 до 5 нм.

Для выделения поглощения выращенной плёнки из общего поглощения плёнки с подложкой предварительно (до эпитаксиального роста) измеряли спектры пропускания подложек. Математическая обработка полученных спектров осуществлялась с помощью компьютера.

При измерении спектров люминесценции в эпитаксиальных пленках гранатов возбуждающее излучение направляли в торец пленок, а излучение люминесценции собирали с помощью высокоаппертурного оптического микрообъектива в направлении, перпендикулярном плоскости пленки.

Характерные времена спада люминесценции т„ определялись на экспоненциальных участках кинетик с помощью осциллографа (типа С1-91, С1-114/1). Погрешность измерения тлобычно не превышала 10 %.

В главе 3, «Оптическое поглощение примесных ионов в эпитаксиальных пленках галлиевых фанатов», исследованы эпитаксиальные пленки гадолиний-галлиевого- фаната, выращенные из растворов-расплавов на основе систем РЬО - В2Оз и Bi2O3- B2O3.

Для выделения оптического поглощения примесных ионов в эпитаксиальных пленках галлиевых фанатов в первую очередь необходимо знать спектр поглощения подложки. В спектре оптического поглощения подложки из ОсЬОаэО" наблюдается ряд узких полос поглощения в интервале длин волн от 244 до 314 нм, связанных с ионами Сс13+ и полоса поглощения сложной формы (состоящая из трех полос) в интервале длин волн от 318 до 505 нм, для интерпретации которой необходимы дальнейшие исследования.

Измерения с шагом 0,1 нм и спектральным разрешением 0,1 нм позволили зарегистрировать 41 полосу поглощения иона в спектре оптического поглощения подложки и составить схему энергетических уровней иона Сс13+(рис.1).

Для определения примесного поглощения ионов свинца в эпитаксиальных пленках галлиевых фанатов были выращены пленки гадолиний-галлиевого фаната при разной температуре роста из раствора-расплава на основе системы РЬО - В2О3 на подложках ПТ с ориентацией (111). При высокой температуре роста (малом переохлаждении раствора-расплава Л Т <, 130 °С) все пленки гадолиний-галлиевого фаната были бесцветными, а при низкой температуре роста (большом переохлаждении 130 °С < ДТ5200 °С) пленки были окрашены в фиолетовый цвет. В объеме раствора-расплава при росте пленок наблюдалась спонтанная кристаллизация, приводящая к снижению скорости роста пленок.

На рис.2 показаны наиболее характерные спектры поглощения подложки (0) и эпитаксиальных пленок, выращенных при малом (1-4) и большом (5-8) переохлаждении. Видно, что спектры пленок 1-4 похожи на спектр подложки, за исключением пика поглощения на длине волны X. = 280 нм (35600 см"1) и общего уровня поглощения.

Пик поглощения на длине волны 280 нм связан с электронным переходом ^о-* 3Р) ионов РЬ2+ (бе2). Спектры пленок 5 - 8 имеют кроме узкого пика, связанного с ионом РЬ2+, широкую полосу поглощения с максимумом на длине волны X = 550 нм (18000 см'1), которая обусловлена межвалентными парными переходами ионов -> РЬ3+ + РЬ3*).

Рис.1. Схема штарковских уровней ионов Сс13+ в монокристалле ГГГ при комнатной температуре.

Рис.2. Спеюры поглощения а (Я.) подложки (0) и пленок гадолиний-галлиевого граната, выращенных при малом (1-4) и большом (5-8) переохлаждении из раствора-расплава на основе системы РЬО - В2О3.

Эти пленки имеют, кроме того, полосу поглощения на длине волны X ~ 325 нм (31000 см'1), которая связана с переносом заряда О2" + РЬ4* + Ьу РЬ3+ + где У2"0 - кислородные вакансии.

Для определения примесного поглощения ионов висмута в эпитаксиальных пленках галлиевых гранатов были выращены несколько серий пленок гадолиний-галлиевого фаната (по 3-5 образцов в каждой

серии) из раствора-расплава на основе системы ЕЛгОз - В2О3, на подложках ПТ с ориентацией (111). Концентрацию C(Gd2O3) оксида гадолиния в этих пленках увеличивали с шагом ~0,5 мол.% в диапазоне от 1,0 до 6,1 мол.%. Время роста монокристаллических пленок составляло 15 мин. Все выращенные пленки имели желтоватый оттенок. С ростом C(Gd2O3) температура насыщения возрастает и диапазон температур в котором имеет место эпитаксиальный рост пленок, смещается в область высоких температур.

В спектрах поглощения этих пленок наблюдается отчетливая полоса поглощения с максимумом на длине волны X = 290 нм (34400 см'1) (кривые 3, 4 и 5 на рис.3), которую обычно связывают с электронным переходом ионов Для сравнения показан спектр поглощения

пластины ортогерманата висмута Bi4Ge3Oi2 толщиной 9,03 мм (кривая 1 на рис.3). Видно, что для этого материала край поглощения находится на. длине волны X = 300 нм. В связи с тем, что ион Ge4+ не имеет линий поглощения вблизи 300 нм и в видимой части спектра, то наблюдаемую полосу поглощения следует связать с ионом . Положение максимума полосы поглощения иона висмута в выращенных эпитаксиальных пленках не зависит от концентрации оксида гадолиния в растворе-расплаве, но интенсивность этой полосы уменьшается с ростом концентрации Gd203 в растворе-расплаве.

В главе 4, «Спектральные характеристики эпитаксиальных пленок гаплиевых фанатов, легированных оптически активными ионами», в качестве примера исследованы Nd- и Со-содержащие эпитаксиальные пленки галлиевых фанатов, выращенных на подложках ГГГ.

Серия пленок с концентрацией неодима C(Nd) от 0,3 до 15 ат. %, была выращена из переохлажденного раствора-расплава на основе РЬО -В2О3. При C(Nd) > 1,7 ат. % для согласования параметров кристаллических решеток пленки и подложки в состав пленок вводили иттрий. Пленки выращивали при переохлаждении, обеспечивающем отсутствие поглощения, связанного с межвалентными парными переходами примесных ионов РЬ2* и Pb4t. С ростом C(Nd) температура насыщения Т5 раствора-расплава уменьшалась с 1030 °С до 920 °С.

Рис.З. Спектры оптического поглощения а(Х) ортогерманата висмута BUGe3O12 (1), подложки (2) и эпитаксиальных пленок (3-5), выращенных из раствора-расплава на основе системы В12Оз - В2О3.

Максимальная толщина эпитаксиальных пленок составляла 50 мкм. Толстые пленки (1г > 25 мкм) выращивали после дополнительной гомогенизации раствора-расплава при температуре, обеспечивающей максимальную скорость роста пленки.

X, нм

Рис.4. Спектры поглощения а{Х) подложки ГГГ (0), эпитаксиальных пленок гадолиний-галлиевого фаната (без неодима) (1) и легированных неодимом с разной концентрацией C(Nd): 2,3 ат.% (2), 5,0 ат.% (3) и 15,0 ат.% (4), а также монокристалла Nd3GasOi2 (5)

Для Nd-содержащих пленок, кроме полос поглощения ионов Nd3*, характерных для монокристалла Nd3GasOi2 (HIT) (рис.4, кривая 5), наблюдается полоса поглощения с максимумом на длине волны 280 нм, которая, как и в эпитаксиальных пленках гадолиний-галлиевого граната без неодима (рис.4, кривая 1), связана с электронным переходом 1So-»3Pi ионов Pb2t (6s2). Заметим, что в Nd-содержащих пленках, наблюдаются все полосы поглощения ионов неодима, характерные для монокристалла НГГ, выращенного по методу Чохральского.

Измерения с шагом 0,5 нм и разрешением 0,5 нм в диапазоне длин волн от 200 до 950 нм позволили зарегистрировать 61 полосу поглощения

иона Nd3* в спектре оптического поглощения эпитаксиальных пленок составов (Gd,Nd)3Ga50¡2 и (Gd.Y.Nd"GasOiz при комнатной температуре и составить схему энергетических уровней иона Nd3+(pnc.5).

Пики люминесценции эпитаксиальных монокристаллических пленок при всех исследованных концентрациях ионов Nd3* расположены на тех же длинах волн, что и для монокристаллического НГГ. Полосы поглощения вблизи 1,061 мкм и 1,33 мкм имеют четыре характерных пика, а полоса поглощения вблизи 1,105 мкм - три характерных пика Максимум люминесценции, как и у монокристаллов, легированных неодимом, имеет место на длине волны 1,061 мкм. Время жизни люминесценции падает с ростом концентрации C(Nd) и составляет 200 мкс для C(Nd) = 0,3 ат. %. Для получения лазерной генерации перспективны пленки с концентрацией неодима вплоть до 3,3 ат. %, для которых время жизни люминесценции составляет 60 мкс. При C(Nd) > 10 ат. % величина времени жизни становится меньше 10 мкс.

Со-содержащие эпитаксиальные пленки фанатов выращивали на подложках ГГГ из растворов-расплавов на основе систем РЬО - В2Оз (I), РЬО - В2О3 - GeO2 (II), Bi2O3 - В2О3 (III) и Bi2O3 - В2О3 - GeO2 (IV). Пленки, выращенные из растворов-расплавов I, II, III и IV были окрашены в зелено-жёлтый, зелёно-голубой, зеленый и синий цвета соответственно.

На рис 6 приведены спектры поглощения подложки ГГГ (кривая 0) и эпитаксиальных пленок, выращенных из растворов-расплавов I, III, РЬО -В2О3 (V) и Bi2O3 - В2О3 (VI) (кривые 1, 2, 3 и 4 соответственно), а на рис.7 -спектры поглощения подложки ГГГ (кривая 0) и эпитаксиальных пленок, выращенных из растворов-расплавов I, II, V (кривые 1, 2 и 3, соответственно). Пик поглощения с центром на длине волны X = 280 нм связан с электронным переходом ионов (кривая 1), а пик

поглощения с центром на длине волны X. » 290 нм - с электронным переходом 1So->3Pi ионов Bi3* (рис.6, кривая 2).

С легирующими ионами Со3* в пленках, выращенных из раствора-расплава I (рис.6, кривая 1), можно связать две широкие полосы поглощения в диапазонах спектра приблизительно 540+800 нм и 900+1700 нм и узкую полосу поглощения с максимумом около 390 нм (см таблицу).

Рис.5. Схема штарковских уровней ионов в эпитаксиальных пленках гадолиний-галлиевого фаната, легированных неодимом, при комнатной температуре.

X, нм

Рис.6. Спектры поглощения подложки ГГГ (0) и Со-содержащих эпитаксиальных пленок из растворов-расплавов I (1), III (2), V (3), VI (4).

Причем ион Со3+ в этих пленках входит в три подрешетки граната. С легирующими ионами Со3+ в пленках, выращенных из раствора-расплава III (рис.6, кривая 2), связаны широкая полоса поглощения в диапазоне приблизительно 900+1700 нм и узкая полоса поглощения с максимумом около 400 нм. В этих пленках Со3* занимает только октаэдрическую и тетраэдрическую подрешетки. Вторая широкая полоса поглощения в диапазоне длин волн 520+740 нм обусловлена электронным переходом 4А2-*4Т1 (4Р) тетраэдрического Со2+. В пленках, выращенных из расплава III, компенсация заряда обеспечивается примесными ионами Pt4+.

\, нм

Рис.7. Спектры ~ поглощения подложки ГГГ (0) и Со-содержащих эпитаксиальных пленок из растворов-расплавов I (1), II (2), V (3).

При введении GeO2 в РЬ- и Bi-содержащие растворы-расплавы слабая полоса поглощения, связанная с ионами Со3* (Х=390 нм для I и 400 нм для III), входящими в октаэдрическую подрешетку, исчезает (кривые 2 на рис.7 и рис.8), при этом появляются две полосы поглощения с максимумами на 613 и 1425 нм, которые связаны с электронными переходами и ионов входящими в

тетраэдрическую подрешетку.

Из рис. 8 видно, что у эпитаксиальных пленок полосы поглощения ионов Со2+ шире, чем у монокристаллической шпинели (кривая 4). Спин-орбитальное расщепление полосы поглощения- 4A2-*4Ti(4F) тетраэдрического Со2* составляет 1570 см'1, что на 50 см*1 больше, чем у легированной этими ионами шпинели.

Рис.8. Спектры поглощения подложки ПТ (0), Со-содержащих эпитаксиальных пленок из растворов-расплавов III (1), IV (2), VI (3) и шпинели МдАЬОд, легированной ионами Со2* (4).

Таблица

Положение максимумов полос поглощения и их интерпретация в

Co-содержащих эпитаксиальных пленках и кристаллах.

FäaBop-ратпзв Диапазон полос поглощения Максимумы оптических полос Ои+ србйгагъное рЕЩрППСШе пегое Электронный переход

1 2 3 4 5

1 РЬО-В203 540+800 нм (18500+12500 см'1) 570,625,680 нм (17500,16000,14700см1) 2800 см'1 625 нм (5Е-> Додекаэдр.Со3' 680 нм (1А,-»1Т,) Октаэдр Со3*.

900+1700 нм (11100+5900 см"1) 1100,1265.1630 нм (9100,7900,6130 см'1) 2970 см'1 ИООнм^Е-»^) Тетраэдр Со3"

390 нм(25600 см"1) - - 390 нм ('Ai-j'Ti) Октаэдр.Со1*

280 нм(35600 см'1) - ■ 280 нм ^So^P,) РЬ2' (6s5)

Продолжение Таблицы

1 2 3 4 5

II РЬО-В203-Се02 500+770 нм (20000+13000 см"1) 1060+1760 нм (9400+5700 см"1) 280 нм (35600см'1) 573,613,657 нм (17500,16300,15200см1) 1295,1425,1625 нм (7720,7020,6150 см"1) 2300 см'1 1570 см"1 613 нм^Аг-Ит/Р)) Тетраэдр.Со2* М25нм(%-+4Т1(<Р)) Тетраэдр. Со2* 280 нм ('во -»3Р<) РЬ2* (6$г)

III ВТ2 Оз - ВгОз 520+740 нм (19200+13500 см"1) 900+1700 нм (11100+5900 см"1) 400 нм(25000 см"1) 290 нм(34500 см'1) 575,613,651 нм [17400,16300,15360 см'1) 1100,1290,1630 нм (9100,7750,6130 см'1) 2040 см"1 2970 см"1 613нм(4Аг+4Т,(4Р)) Тетраэдр.Со2* 1100нм(5£-+5Т2) Тетраэдр. Со5* 400 нм (1А, -> (Т2) Октаэдр Со3* 290 нм (15о -»'Рч) В>3* (бе2)

IV В|20з- ВА-веОг 450+741 нм (22200+13500 см'1) 1100+1800 нм (9100+5560 см"1) 290 нм(34500 см'1) 573,613,657 нм (17500,16300,15200см"1) 1295,1425,1625 нм (7720,7020,6150 см1) 2300 см"1 1570 см"1 б^нм^А^Ч^Р)) Тетраэдр Со2* игвни^Аг-Ит^Р)) Тетраэдр.Со2* 290 нм (^о -»3Р,) В1 ®* (бе2)

Крисгат ИПЮ» МдА1гО« : Сог* 4.10" ион/см' 490+680 нм (20400+14700 см"1) 1050+1660 нм (9500+6000 см'1) 549,583.624 нм (18210,17150,16030 см1) 1230,1340,1520 нм (8100,7460,6580 см"1) 2180 см"1 1520 см"'

Кварцев стекло: Со24 19700,16500,14500 см"1 8000,6300,5300 см"1 5200 см"1 2700 см"1 ■

Кристал личес. кварц. 18500,17100,15600 см"1 7700,6700,5700 см'1 2900 см"1 "2000 см'1

Основные результаты и выводы работы.

1. Впервые установлено, что оптическое поглощение примесных ионов свинца в эпитаксиальных галлиевых пленках, выращенных методом жидкофазной эпитаксии из растворов-расплавов на основе системы РЬО -B2O3, при малом переохлаждении обусловлено электронным переходом ионов Pb2+ (6s2), а при большом переохлаждении дополнительно появляются полосы поглощения, связанные с межвалентными парными переходами ионов РЬ2* и РЬ4* и переходами с переносом заряда между О2' и РЬ4*.

2. Впервые установлено, что оптическое поглощение примесных ионов висмута в эпитаксиальных галлиевых пленках, выращенных методом жццкофазной эпитаксии из растворов-расплавов на основе системы Bi2O3 - B2O3, обусловлено электронным переходом ионов Bi3*

причем интенсивность этой полосы поглощения уменьшается с ростом концентрации Gd203 в растворе-расплаве.

3. Показано, что в Nd-содержащих галлиевых пленках, выращенных из раствора-расплава на основе РЬО - В2О3 при малом переохлаждении, примесные ионы не оказывают влияния на спектр люминесценции ионов Определено штарковское расщепление энергетических уровней ионов Nd3* в этих пленках при комнатной температуре.

4. Впервые методом жидкофазной эпитаксии из растворов-расплавов на основе систем РЬО - В2Оз и В12Оз - В2Оз выращены эпитаксиальные пленки составов на подложках ГГГ с ориентацией (111).

5. Установлено, что кобальт в эпитаксиальных пленках, выращенных из свинецсодержащего раствора-расплава, находится только в трехвалентном состоянии и входит во все три подрешетки структуры фаната.

6. Установлено, что кобальт в эпитаксиальных пленках, выращенных из висмутсодержащего раствора-расплава, находится в двух- и трехвалентных состояниях, при этом ионы входят в тетра- и октаэдрические подрешетки, а ионы Со2+ - в тетраэдрическую подрешетку.

7. Показано, что при введении GeO2 в свинецсодержащий и висмутсодержащий растворы-расплавы кобальт переходит в двухвалентное состояние и входит только в тетраэдрическую подрешетку.

Основное' содержание работы изложено; в следующих публикациях:

1. В.В.Рандошкин, Н.В.Васильева, В.Г.Плотниченко, Ю.Н.Пырков. Оптическое поглощение в эпитаксиальных кобальт-содержащих пленках гадолиний-галлиевого фаната. Письма в ЖТФ, 2000, т.2б, в.23, с.55-58.

2. В.В.Рандошкин, Н.В.Васильева, А.М.Салецкий, К.В.Сташун, Н.Н.Сысоев, А.Н.Чуркин. Оптическое поглощение в эпитаксиальных пленках GdзGa5O12, выращенных из разных растворов-расплавов. Физическая мысль России, 2000, в.2, с.27-33.

3. В.В.Рандошкин, М.И.Беловолов, Н.В.Васильева, А.М.Салецкий, Н.Н.Сысоев. Люминесценция эпитаксиальных пленок GdзGa5O12, содержащих ионы Фундаментальные проблемы физики. Тезисы докладов 2-й Научной конференции, Саратов, 2000, с. 156.

4. В.В.Рандошкин, М.И.Беловолов, Н.В.Васильева, В.Г.Плотниченко, А.М.Салецкий,- К.В.Сташун, Н.Н.Сысоев,- А.Н.Чуркин. Оптическое поглощение и люминесценция эпитаксиальных пленок GcbGasO12, содержащих примесные и легирующие ионы. Фундаментальные проблемы физики. Тезисы докладов 2-й Научной конференции, Саратов, 2000, с. 155.

5. Н.В.Васильева, В.Г.Плотниченко, В.В.Рандошкин, Ю.Н.Пырков. Рост и оптическое поглощение в эпитаксиальных кобальт-содержащих пленках фанатов. Тезисы докладов IX Национальной конференции по росту кристаллов, Москва, 2000, с.322.

6. Н.В.Васильева, АБ.Васильев, В.Г.Плотниченко, В.В.Рандошкин, С.В.Лаврищев, А.М.Салецкий, Н.Н.Сысоев. А.Н.Чуркин. Рост и оптическое поглощение в эпитаксиальных пленках, выращенных из раствора-расплава. РЬО-ВгОз на подложках Gd3Ga.p12. Тезисы докладов IX Национальной конференции по росту кристаллов, Москва, 2000, с.323.

7. В.В.Рандошкин, Н.В.Васильева, А.В.Васильев, В.Г. Плотниченко, С.В.Лаврищев, А.М.Салецкий, К.В.Сташун, Н.Н.Сысоев, А.Н.Чуркин. Рост и оптическое поглощение эпитаксиальных пленок, выращенных из раствора-расплава РЬО-В2О3 на подложках Gd3Ga5O12 ФТТ,2001 ,Т43,В 9.С. 1594-1599.

8. В.В.Рандошкин, М.И. Беловолов, Н В.Васильева, КАЗыков-Мызин, А.М.Салецкий, Н.Н.Сысоев, А.Н.Чуркин. Люминесценция Nd-содержащих эпитаксиальных монокристаллических пленок гранатов, выращенных на подложке Cd3Ga5Oi2. Квантовая электроника, 2001, т 31, №9(351), с. 799-800.

9. N. V. Vasil'eva, V. V. Randoshkin, V. G. Plotnichenko and Yu. N. Pyrkov. Growth and study of the optical properties of cobalt-containing epitaxial films of gadolinium-gallium garnet. Single Crystal Growth and Heat & Mass Transfer. Proceedings of Fourth Internat. Conf., Obninsk, 2001,vol.2,p.401 -408.

10. В.В.Рандошкин, Н.В.Васильева, В.Г.Плотниченко, Ю.Н.Пырков. Жидкофазная эпитаксия пленок Gd3Ga5Oi2 из раствора-расплава Bi2O3 -В2О3 - Gd2O3 - Ga2O3. Тезисы докладов X Национальной конференции по росту кристаллов, Москва, 2002., с.526.

11. В.В.Рандошкин, Н.В.Васильева, В.Г.Плотниченко, Ю.Н.Пырков,

A.М.Салецкий, Н.Н.Сысоев, А.М.Галкин, В.Н.Дудоров. Оптическое поглощение в кобальтсодержащих эпитаксиальных монокристаллических пленках фаната. ФТТ, 2003, т.45, в.2, с.242-247.

12. Randoshkin V. V., Vasil'eva N. V., Belovolov M.I., Plotnichenko V. G.f Pyrkov Yu. N.. Zykov-Myzin K.A., Saletskii A. M. and Sysoev N. N. Liquid phase epitaxy and spectroscopy of Nd3+-containing gallium garnet films grown on Gd3Ga5Oi2 substrates. Single Crystal Growth and Heat & Mass Transfer. Proceedings of Fifth Intemat. Conf., Obninsk, 2003, vol. 1, P. 249-257.

13. Рандошкин В.В., Васильева Н.В., Плотниченко В.Г., Пырков Ю.Н. Жидкофазная эпитаксия пленок Cd3Ga5Oi2 из раствора-расплава Bi2O3 -В2О3 - Gd2O3- Ga2O3. // Поверхность. 2003, №.10, с. 90-92.

14. Рандошкин В.В., Васильева Н.В., Васильев А.В., Плотниченко

B.Г., Пырков Ю.Н., Салецкий А.М., Сташун К.В., Сысоев Н.Н. Влияние примесного иона висмута на оптическое поглощение эпитаксиальных пленок Gd3Ga5Oi2 <Bi>. // Неорганические материалы. 2004, т.40, №1 ,с.1-5.

15. Рандошкин В.В., Васильева Н.В., Плотниченко В.Г., Пырков Ю.Н., Лаврищев СВ., Иванов М.А., Кирюхин А.А., Салецкий A.M., Сысоев Н.Н. Оптическое поглощение ионами в эпитаксиальных пленках, выращенных на подложках Gd3Ga50i2 из свинецсодержащего раствора-расплава. //ФТТ, 2004, т. 46, в. 6, с. 1001-1007.

ООП Физ.ф-та МГУ. Заказ 82 -100-04

* 1 6263

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Структура монокристаллов гранатов

1.2. Жидкофазная эпитаксия монокристаллических пленок гранатов

1.3. Оптическое поглощение примесных и легирующих ионов в монокристаллах гранатов

1.4. Люминесценция монокристаллов ОсЬОазОп'.Ш

1.5. Твердотельные лазеры на основе монокристаллических пленок 40 Выводы главы

Глава 2. МЕТОДИКА ВЫРАЩИВАНИЯ И ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ПЛЕНОК ГРАНАТОВ

2.1. Методика и установка для выращивания монокристаллических эпитаксиальных пленок

2.2. Методика измерения спектров поглощения

2.3. Методика исследования спектрально-люминесцентных характеристик

2.4. Фотографирование монокристаллов граната 54 Выводы главы

Глава 3. ОПТИЧЕСКОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ ПРИМЕСНЫХ ИОНОВ В ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ПЛЕНКАХ ГАЛЛИЕВЫХ ГРАНАТОВ

3.1. Подложка из ОсЬвабОп

3.2. Пленки, выращенные из раствора-расплава на основе системы РЪ0-В

3.2. Пленки, выращенные из раствора-расплава на основе системы

В1203 - В2Оз

Выводы главы

Глава 4. СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ПЛЕНОК ГАЛЛИЕВЫХ ГРАНАТОВ, ЛЕГИРОВАННЫХ ОПТИЧЕСКИ

АКТИВНЫМИ ИОНАМИ

4.1. Ш-содержащие пленки

Актуальность работы. Современный этап развития оптоэлектроники характеризуется потребностью создания компактных оптических схем на тонкопленочных оптических элементах [1]. Привлекают следующие особенности пленочных устройств:

- все элементы находятся на одном основании, что упрощает их взаимодействие;

- плотность светового потока может быть очень высокой даже при средних уровнях мощности пленочного лазера, поскольку большая часть энергии света сосредоточивается в пленке;

- фазовая скорость световой волны в пленочном волноводе может изменяться в зависимости от толщины пленки и вида колебаний.

Технология жидкофазной эпитаксии позволяет получать на немагнитных подложках со структурой граната эпитаксиальные многокомпонентные гранатовые пленки с достаточно высоким кристаллическим совершенством [2-4]. За последнее время были получены и исследованы лазерные тонкопленочные структуры, выращенные в основном на подложках из УзА^Оп (ИАГ) [5-8]. Недостатком этого монокристалла является невысокая изоморфная емкость, обусловленная малым параметром кристаллической решетки (1,2005 нм) [9]. Ионы А13+ являются наименьшими по размерам среди входящих в тетра- и октаэдрические подрешетки в структуре граната, а среди входящих в додекаэдрическую подрешетку меньшими размерами по сравнению с У3+ обладают только ионы Ьи3+, УЪ3+, Тш3+ и Ег3+ [10]. Это ограничивает максимальную концентрацию крупных ионов (например, Ш3+), которую можно ввести в эпитаксиальную пленку на подложке ИАГ, поскольку необходимым условием получения эпитаксиальной пленки является согласование параметров решеток пленки и подложки с точностью порядка 0,01 % [1,11].

Более высоким параметром кристаллической решетки (1,2383 нм) обладают подложки из Gd3Ga50i2 (ГТГ) [3], на которых также можно синтезировать тонкопленочные лазерные пленки.

Для выращивания монокристаллических гранатовых пленок методом жидкофазной эпитаксии используются растворы-расплавы на основе систем РЬО -В2О3 и БИгОз - В2О3 [1]. Однако при выращивании пленок этим методом в кристаллическую структуру пленки входят ионы раствора-расплава и материала тигля (РЬ2+, пары РЬ2+ и Pb4+, Bi3+, Pt4+). Эти ионы для пленок являются примесными. Обзор литературы показывает, что влияние этих примесных ионов на оптическое поглощение и люминесценцию эпитаксиальных пленок граната в диапазоне длин волн от 200 до 2500 нм изучено недостаточно.

Целью работы являлось исследование влияния примесных ионов, которые переходят в выращиваемую пленку из раствора-расплава, на оптическое поглощение и люминесценцию эпитаксиальных пленок галлиевых гранатов, выращенных на подложках из Gd3Ga50i2 с ориентацией (111). В рамках этого основного направления решаются задачи:

- синтез эпитаксиальных пленок гадолиний-галлиевого граната из растворов-расплавов на основе систем РЬО - В2О3 и В1гОз - В2О3 и исследование влияния примесных ионов на оптическое поглощение выращенных пленок;

- синтез эпитаксиальных пленок с разной концентрацией неодима и исследование люминесцентных свойств иона Nd3+;

- синтез Со-содержащих эпитаксиальных пленок и исследование влияния состава раствора-расплава на валентность легирующих ионов;

- определение положения энергетических уровней оптически активных ионов Nd3+H Gd3+ в выращенных пленках, исходя из экспериментально регистрируемых спектров оптического поглощения.

Научная новизна результатов, составляющих содержание диссертации, заключается в следующем.

1. Впервые получены систематические экспериментальные данные об оптическом поглощении примесных ионов РЬ2+, пары РЬ2+ и РЬ4+, В13+ в эпитаксиальных пленках гадолиний-галлиевого граната, выращенных на подложках ГГГ из растворов-расплавов на основе систем РЬО - В2О3 и В1гОз -В203.

2. Впервые определена концентрационная зависимость времени спада люминесценции Ш-содержагцих эпитаксиальных пленок в диапазоне изменения концентрации неодима от 0,3 до 15 ат. %.

3. Установлены схемы энергетических уровней ионов Ш3+ и 0<13+ в эпитаксиальных гранатовых пленках при комнатной температуре.

4. Впервые методом жидкофазной эпитаксии выращены пленки составов Сс1зОа5012:Со3+ и ОсЬвазО^Со24". Установлено, что в этих эпитаксиальных пленках ионы Со3+ входят во все три подрешетки структуры граната, а ионы Со2+ - только в тетраэдрическую подрешетку.

Научная и практическая значимость работы:

1. Полученные в настоящей работе систематические экспериментальные данные об оптическом поглощении примесных ионов в выращенных эпитаксиальных пленках представляют собой основу для дальнейшего синтеза новых оптически активных пленок гранатов.

2. Определены оптимальные условия синтеза ^-содержащих пленок гадолиний-галлиевого граната на подложках ГГГ из растворов-расплавов на основе системы РЬО - В2О3.

3. Определены оптимальные условия синтеза Со-содержащих пленок гадолиний-галлиевого граната на подложках ГТГ из растворов-расплавов на основе систем РЬО - В2О3 и ЕЙгОз - В2О3.

4. Установленные в настоящей работе схемы энергетических уровней ионов Ш3+ и Ос13+ в эпитаксиальных галлиевых пленках открывают новые возможности в теории спектроскопии конденсированных систем.

На защиту выносятся положения:

1. Вклад примесных ионов свинца в оптическое поглощение эпитаксиальных пленок гадолиний-галлиевого граната, выращенных из свинецсодержащего раствора-расплава, при малом переохлаждении обусловлен электронным переходом 1 Эо -> 3Р1 ионов РЬ2+ (280 нм), а при большом переохлаждении ещё и межвалентными парными переходами ионов РЬ2+ и РЬ4+ (550 нм) и переходами с переносом заряда между ионами О2" и РЬ4+(325 нм).

2. Вклад примесных ионов висмута в оптическое поглощение эпитаксиальных пленок гадолиний-галлиевого граната, выращенных из висмутсодержащего раствора-расплава, обусловлен электронным переходом ^о -> 3Р1 ионов В13+ (290 нм), причем интенсивность полосы поглощения этого иона уменьшается с ростом концентрации всЬОз в растворе-расплаве.

3. Примесные ионы РЬ2+ в эпитаксиальных пленках гадолиний-галлиевого граната, легированных неодимом, не оказывают существенного влияния на люминесценцию ионов Ш3+.

4. Ионы Со3+ входят во все три подрешетки структуры граната у пленок, выращенных из свинецсодержащего раствора-расплава. У пленок, выращенных из висмутсодержащего раствора-расплава, ионы Со3+ входят в тетраэдрическую и октаэдрическую подрешетки, а ионы Со2+ -в тетраэдрическую. При введении

ОеОг в раствор-расплав кобальт переходит в двухвалентное состояние и входит только в тетраэдрическую подрешетку.

Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались на "IX Национальной конференции по росту кристаллов" (Россия, Москва, 2000 г), Второй Научной конференции "Фундаментальные проблемы физики" (Россия, Саратов, 2000 г), 4-ой Международной конференции "Рост кристаллов и тепломассоперенос" (Россия, Обнинск, 2001 г), "X Национальной конференции по росту кристаллов" (Россия, Москва, 2002 г), 5-ой Международной конференции "Рост кристаллов и тепломассоперенос" (Россия, Обнинск, 2003 г), на научных семинарах Научного центра гидрофизических исследований физического факультета МГУ (2002 г) и научных семинарах отдела Когерентной и нелинейной оптики ИОФ РАН (2003 г).

Основное содержание диссертации опубликовано в 15 работах.

Объем и содержание работы. Объем диссертации составляет 130 страниц текста, включая 47 рисунков, 13 таблиц и список литературы из 84 наименований.

Диссертация содержит четыре главы, каждая из которых заканчивается выводами. В конце работы сформулированы основные результаты и выводы, список цитируемой литературы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Впервые установлено, что оптическое поглощение примесных ионов свинца в эпитаксиальных галлиевых пленках, выращенных методом жидкофазной эпитаксии из растворов-расплавов на основе системы РЬО - В2О3, при малом переохлаждении обусловлено электронным переходом ионов Pb2+ (6s2), а при большом переохлаждении дополнительно появляются полосы поглощения, связанные с межвалентными парными переходами ионов РЬ2+ и РЬ4+ и переходами с переносом заряда между О2" и РЬ4+.

2. Впервые установлено, что оптическое поглощение примесных ионов висмута в эпитаксиальных галлиевых пленках, выращенных методом жидкофазной эпитаксии из растворов-расплавов на основе системы В1гОз - В2О3, обусловлено электронным переходом ионов Bi3+ (6s2), причем интенсивность этой полосы поглощения уменьшается с ростом концентрации ОёгОз в растворе-расплаве.

3. Показано, что в Nd-содержащих галлиевых пленках, выращенных из раствора-расплава на основе РЬО - В2О3 при малом переохлаждении, примесные ионы РЬ2+ не оказывают влияния на спектр люминесценции ионов Nd3+. Определено штарковское расщепление энергетических уровней ионов Nd3+ в этих пленках при комнатной температуре.

4. Впервые методом жидкофазной эпитаксии из растворов-расплавов на основе систем РЬО - В2О3 и Bi203 - В2О3 выращены эпитаксиальные пленки составов Gd3Ga50i2:Co и Gd3Ga5Oi2:Co2+ на подложках ГГГ с ориентацией (111).

5. Установлено, что кобальт в эпитаксиальных пленках, выращенных из свинецсодержащего раствора-расплава, находится только в трехвалентном состоянии и входит во все три подрешетки структуры граната.

6. Установлено, что кобальт в эпитаксиальных пленках, выращенных из висмутсодержащего раствора-расплава, находится в двух- и трехвалентных состояниях, при этом ионы Со3+ входят в тетра- и октаэдрические подрешетки, а ионы Со2+ - в тетраэдрическую подрешетку.

7. Показано, что при введении СеОг в свинецсодержащий и висмутсодержащий растворы-расплавы кобальт переходит в двухвалентное состояние и входит только в тетраэдрическую подрешетку.

Автор считает своим приятным долгом выразить глубокую признательность научному руководителю доктору физико-математических наук Рандошкину Владимиру Васильевичу за постоянную помощь, заботу и внимание при выполнении работы. Автор искренне благодарит доктора физико-математических наук Плотниченко Виктора Геннадиевича, кандидата физико-математических наук Беловолова Михаила Ивановича, доктора физико-математических наук Салецкого Александра Михайловича и доктора физико-математических наук Сысоева Николая Николаевича за обсуждение результатов работы и полезные замечания, а также кандидата физико-математических наук Пыркова Юрия Николаевича за помощь в измерениях спектров оптического поглощения в исследуемых пленках, Зыкова-Мызина Кирилла Андреевича за помощь в измерениях люминесценции, Лаврищева Сергея Вадимовича за фотографирование спонтанно растущих монокристаллов граната, а также кандидата физико-математических наук Ушакова Сергея Николаевича за конструктивные советы при выполнении данной работы, кандидата химических наук Кочурихина Владимира Владимировича, Иванова Михаила Анатольевича, кандидата физико-математических наук Усманова Назыма Нурлисламовича, кандидата физико-математических наук Дурасову Юлию Александровну и Виноградову Наталию Николаевну, кандидата физико-математических наук Лаптинскую Татьяну Васильевну за моральную поддержку, а также Васильева Антона Викторовича за проявленное терпение.

Автор выражает глубокую благодарность академику Алексею Ремовичу Хохлову, академику Вячеславу Васильевичу Осико, профессору, доктору физико-математических наук Владлену Васильевичу Коробкину и кандидату технических наук Тимошечкину Михаилу Ивановичу за постоянное внимание, помощь и поддержку в работе на всех её этапах.

1. Арсеньев П.А., Багдасаров Х.С., Фенин В.В. Выращивание монокристаллических пленок для квантовой электроники. - М.: МЭИ, -1981.-67 с.

2. Балбашов A.M., Рыбак В.И., Червоненкис А.Я. Состояние разработок по ЦМД материалам.// Зарубежная электронная техника.- М.: ЦНИИ "Электроника", 1982. - в.6-7. -142 с.

3. Яковлев Ю.М. Гранатовые эпитаксиальные структуры спинволновой электроники. // Обзоры по электронной технике. Серия 6. Материалы. М.: ЦНИИ "Электроника", - 1986. - в. 7. - 56 с.

4. Рандошкин В.В., Червоненкис А.Я. Прикладная магнитооптика. М.: "Энергоатомиздат", - 1990. - 320 с.

5. Van der Ziel J.P., Bonner W.A., Kopf L., Van Uitert L.G. Coherent emission from Ho3+ ions in epitaxially grown thin aluminum garnet films // Physics Letters 1972. - V.42A. - №. 1. - P. 105-106.

6. Van der Ziel J.P., Bonner W.A., Kopf L„ Singh S., Van Uitert L.G. Laser oscillation from Ho3+ and Nd3+ ions in epitaxially grown thin aluminum garnet films // Appl. Phys. Lett., 1973. - V.22. - №. 12. - P. 656-657.

7. Дмитрук M.B., Жеков В.И., Прохоров A.M., Тимошечкин М.И. Спектроскопические свойства пленок Er3Al5.xGaxOi2, полученных методом жидкофазной эпитаксии. // Неорганические материалы, 1979. - т. 15. - №. 7.-С. 1246-1249.

8. Ferrand В., Chambaz В., Couchaud М. Liquid phase epitaxy: A versatile technique for the development of miniature optical components in single crystal dielectric media // Optical Materials, 1999. - V.l 1. - P. 101-114.

9. Иванов М.А., Осико В.В., Пугачев В.А., Сигачев В.Б., Стрелов В.И., Тимошечкин М.И. Эффективный лазер на кристалле гадолиний-галлиевого граната с хромом и неодимом. // Препринт № 43 ИОФАН. М.:- 1989. 25 с.

10. Каминский А.А. Лазерные кристаллы. М.: Наука, - 1975. - 256 с.

11. Blank S.L., Nielsen J.W. The growth of magnetic garnet by liquid phase epitaxy. // J. Cryst. Growth. 1972. -V. 17. - P. 302-311.

12. Menzer G. Die kristallstruktur der granate. Z.fur kritallographie. - 1929. - V. 29. - N 3/4. - P. 300-396.

13. Бетехтин А.Г. Минералогия. M.: Госгеолиздат. - 1950. - 956 с.

14. Белов К.П., Белянчикова М.А., Левитин Р.З., Никитин С.А. Редкоземельные ферро- и антиферромагнетики. М.: Наука, - 1965. - 320 с.

15. Балицкий B.C., Лисицына Е.Е. Синтетические аналоги и имитации природных драгоценных камней. М.: Недра, - 1981. - 158 с.

16. Блистанов А.А. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики. М.: МИСИС, -2000. -432 с.

17. Эшенфельдер А. Физика и техника цилиндрических магнитных доменов. М.: Мир, 1983. - 496 с.(Пер. с англ. Eschenfelder А. Н. Magnetic Bubble Technology. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York, 1981).

18. Каминский A.A., Богомолова Г.А., Кеворков A.M. Спектроскопические исследования кристаллов со структурой граната // Неорганические материалы, 1975.- т. 11.- №. 5.- С. 884-889.

19. Балбашов A.M., Лисовский Ф.В., Раев В.К. и др./ Под ред. Н.Н. Евтихиева, Б.Н. Наумова. Элементы и устройства на цилиндрических магнитных доменах. Справочник. М.: Радио и связь, - 1987. - 488 с.

20. Шаскольская М.П. Кристаллография. М.: Высшая школа, - 1984. - 376 с.

21. Van Erk W., Van Hoek-Martens H.J., Bartels G. The effect of substrate orientation of the growth kinetics of garnet liquid phase epitaxy // J. Cryst. Growth. 1980. - V. 48. - N 4. - P. 621-634.

22. Истомин C.A., Белоусова H.B., Пастухов Э.А., Серебрякова Л.И. Плотность и поверхностное натяжение расплавов Bi203-V20s, Bi203-Ti02 и В1г0з-В20з // Расплавы, 2001. - в. 2. - С. 3-7.

23. Тананаев И.В., Скориков В.М., Кутвицкий В.А., Растворимость Pt в расплавах системы В12Оз-ЭхОу, где Э Si, Ti, Ge, Zn, Gd. - Известия АН СССР. Неорганические материалы, - 1981. - т. 17. - № 4. - с. 663-668.

24. Elwell D., Scheel H.J. Crystal growth from high-temperature solutions. // London, New-York, San-Francisco: Academic Press, London. 1975. - 634 P.

25. Пастухов Э.А., Истомин C.A., Белоусова H.B. Физико-химические свойства расплавов Bi203 Fe203 и Bi203 - V205 // Расплавы, - 2000.- № 1. - С. 8-13.

26. Чани В.И. Физико-химические и кристаллохимические аспекты жидкофазной эпитаксии пленок феррит-гранатов. /Труды ИОФАН. М.: Наука, -1992. т.35. - С.16-48.

27. Летюк Л.М., Журавлев Г.И. Химия и технология ферритов. Л.: Химия, -1983. - 256 с.

28. Горелик С.С., Дашевский М.Я. Материаловедение полупроводников и диэлектриков. М.: Металлургия, - 1988. - 574 с.

29. Чани В.И. Условия кристаллизации и жидкофазная эпитаксия феррогранатов в растворах-расплавах. Кандидатская диссертация. М.: -1988.-256 с.

30. Gornert P. and Hergt R. Preparation and crystal imperfections of yttrium-iron garnet single crystals grown in flux melts by slowly cooling and gradient transport.// Phys. Stat. Sol. A. 1973. -V. 20. -№12. - P.577-588.

31. Tolksdorf W. Magnetic garnet single crystal growth from fluxed melts.// Acta Electron. 1974. -V. 17. -№1. - P.57-67.

32. Jonker H.D. Investigation of the phase diagram of the system РЬО-ВгОз-РегОз-Y2O3 for the growth of single crystals of Y3Fe50i2 •// J. Cryst. Growth . 1975. -V. 28,- №1.-P.231-239.

33. Sobon L.E., Wickersheim K.A., Robinson J.C., Mitchell M.J. Lead contamination of flux-grown garnets and the effect on optical properties // J. Appl.Phys. 1967. -V. 38. -№ 3. -P.1021-1022.

34. Scott G.B., Page J.L. Pb valence in iron garnet$. // J. Appl.Phys. 1977. -V. 48. - P. 1342-1349.

35. Hush N.S.Intervalence-transfer absorption. Part 2. Theoretical considerations and spectroscopic data. // Prog. Inorg. Chem. 1967. - V.8. - P. 391 - 435.

36. Lacklison D.E., Scott G.B., Page J.L. Absorption spectra of Bi3+ and Fe3+ in Y3Ga50i2. // Solid State Communications. 1974. -V. 14. - P.861-863.

37. Blasse G., Bril A. Investigations on Bi3+ activated phosphors. // J. Chem.Phys. -1968. -V. 48. - № 1. - P. 217-222.

38. Звездин A.K., Котов B.A. Магнитооптика Тонких пленок. М.: Наука, -1988.-190 с.

39. Балбашов A.M., Бахтеузов В.Е., Цветкова А.А., Червоненкис А.Я., Черкасов А.П. Влияние примесей на спектры поглощения пленок Bi-содержащих гранатов. // Журнал прикладной спектроскопии, 1981. - т. XXXIV.- в. 3-С. 537-539.

40. Wood D.L., Remeika J.P. Effect of impurities on the optical properties of yttrium iron garnet. // J.Appl.Phys. 1967. -V. 38. - № 3. - P. 1038-1045.

41. Wood D.L., Remeika J.P. Optical absorption of tetrahedral Co3+ and Co2+ in garnets. // J. Chem.Phys. 1967. -V. 46. - № 9. - P. 3595-3602.

42. Geusic J.E., Marcos H.M., Van Uitert L.G. Laser oscillations in Nd-doped yttrium aluminum, yttrium gallium and gadolinium garnets.// Appl. Phys. Lett. -1964.-V. 4,-№4.-P. 182-184.

43. Каминский A.A. Исследование индуцированного излучения кристаллов Y3AI5O12 -Nd3+. // ЖЭТФ, 1966,- т. 51. -в.1(7). - С. 49-58.

44. Справочник по лазерам / Под ред. A.M. Прохорова. М.: Сов.радио, - 1978. - т.1, С.237-296.

45. Осико В.В. Лазерные материалы. Избранные тр. М.: Наука, - 2002. - 496 с.

46. Прохоров A.M., Щербаков И.А. Лазеры на кристаллах редкоземельных гранатов с хромом. // Известия АН СССР. Физическая, 1987. - т.51. № 8. -С. 1341-1353.

47. Осико В.В. Активные среды твердотельных лазеров. // Известия АН СССР. Физическая, 1987. - т.51. № 8. - С. 1285-1294.

48. Гёрлих П., Каррас X., Кётитц Г., Леман Р. Спектроскопические свойства активированных лазерных кристаллов. М.: Наука, - 1966. - 207 с.

49. Багдасаров Х.С., Богомолова Г.А., Гриценко М.М., Каминский А.А., Кеворков A.M., академик Прохоров A.M., Саркисов С.Э. Спектроскопия стимулированного излучения кристаллов Gd3Ga50i2 Nd3+. // ДАН, - 1974.-Т.216 -№5 С. 1018-1021.

50. Дорошенко М.Е., Осико В.В., Сигачев В.Б., Тимошечкин М.И. Генерационные свойства кристалла гадолиний-галлиевого граната с неодимом на переходе 4F3/2 -> 4Ii3/2 (Я, = 1,33 мкм). // Квантовая электроника, 1991. - т. 18. - № 3. - С. 298 -300.

51. Жариков Е.В., Ильичев Н.Н., Лаптев В.В., Малютин А.А., Остроумов В.Г., Пашинин П.П., Щербаков И.А. Сенсибилизация люминесценции ионов неодима ионами хрома в кристалле Gd3Ga50i2. // Квантовая электроника, -1982. т. 9. - № 3. - С. 568 -573.

52. Дианов E.M., академик Прохоров A.M., Самойлов В.П., Щербаков И.А. Измерение вероятностей излучательных переходов с метастабильного уровня Nd3+ в силикатном стекле и кристалле граната. // ДАН, 1974. -т.215 - № 6 - С. 1341-1344.

53. Keszei В., Paitz J., Vandlik J, Suveges A. Control of Nd, Cr: Gd3Ga50i2 single crystals grown by Czochralski method. // J. Crystal. Growth. 2001. - V. 226.-P. 95-100.

54. Bonner W.A. Epitaxial growth of garnets for thin film lasers. // J. Electronic Materials. 1974. - V. 3. - № 1 - P. 193-208.

55. Barrington S.J., Bhutta Т., Shepherd D.P., Eason R.W. The effect of particulate density on performance of Nd: Gd3GasOi2 waveguide lasers grown by pulsed laser deposition.// Optics Communications. 2000. - V. 185. - P. 145-152.

56. Hellwege K.H., Hufner S., Schmidt H.UV-absorptionsspektren kristalliner salze der seltenen erden. II. Gadoliniumchlorid.// Zeitschrift fur Physik. 1963. - V. 172. - № 4 - P. 460-464.

57. Азаматов 3.T., Арсеньев П.А., Чукичев М.В.Спектры гадолиния в монокристаллах алюмо-иттриевого граната.// Оптика и спектроскопия, -1970,- т. XXVIII. № 2- С. 289-291.

58. Гильфанов Ф.З., Добкина Ж.С., Столов A.JL, Ливанова Л.Д. Спектры поглощения и люминесценции Gd3+ в MeF2. // Оптика и спектроскопия, -1966,- т. XX. № 2- С. 283-292.

59. Рандошкин В.В., Васильева Н.В., Сташун К.В., Сташун М.В. Влияние деградации раствора-расплава на свойства пленок (Bi,Gd,Tm)3(Fe,Ga)50i2. // Неорганические материалы, 1999. - т.35. - № 1. - С. 85-87.

60. Рандошкин В.В., Васильева Н.В., Салецкий А.М., Сташун К.В., Сысоев H.H., Чуркин А.Н. Оптическое поглощение в эпитаксиальных пленках Gd3Ga5Oi2, выращенных из разных растворов-расплавов. Физическая мысль России, 2000. - в.2. - С.27-33.

61. Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. И Эдиториал УРСС. М.: -2001.-894 с

62. Рандошкин В.В., Васильева Н.В., Плотниченко В.Г., Пырков Ю.Н.,

63. Лаврищев C.B., Иванов М.А., Кирюхин А.А, Салецкий A.M., Сысоев H.H.

64. Оптическое поглощение ионами Nd3+ и Gd3+ в эпитаксиальных пленках, выращенных на подложках Gd3Ga50i2 из свинец-содержащего раствора-расплава. // ФТТ, 2004, т. 46, в. 6, с. 1001-1007.

65. Рандошкин В.В., Чани В.И., Цветкова А.А. Коэффициенты распределения редкоземельных элементов при кристаллизации феррит-гранатов. // Письма в ЖТФ, 1987. - т. 13. - в.4. - С. 839-842.

66. Koningstein J.A. Crystal-field studies of excited states of trivalent neodymium in yttrium gallium garnet and yttrium aluminum garnet. // J. Chem. Phys. 1966. -V. 44. - № 10. - C. 3957-3968.

67. Рандошкин В.В., Беловолов М.И., Васильева Н.В., Салецкий А.М., Сысоев Н.Н. Люминесценция эпитаксиальных пленок GdsGasO^, содержащихионы Nd3+. Фундаментальные проблемы физики. Тезисы докл.2-й научн. конф, Саратов, 2000. -С.156.

68. Рандошкин B.B., Васильева H.B., Плотниченко В.Г., Пырков Ю.Н. Оптическое поглощение в эпитаксиальных кобальт-содержащих пленках гадолиний-галлиевого граната. // Письма в ЖТФ, 2000. - т.26. - в.23. -С.55-58.

69. Васильева Н.В., Плотниченко В.Г., Рандошкин В.В., Пырков Ю.Н. Рост и оптическое поглощение в эпитаксиальных кобальт-содержащих пленках гранатов. Тезисы докладов национальной конференции по росту кристаллов. Москва, 2000. - С.322.

70. B.B.Рандошкин, Н.В.Васильева, В.Г.Плотниченко, Ю.Н.Пырков, А.М.Салецкий, Н.Н.Сысоев, А.М.Галкин, В.Н.Дудоров. Оптическое поглощение в кобальт-содержащих эпитаксиальных монокристаллических пленках граната. // ФТТ, 2003. - т.45. - в.2. - С.242-247.

71. Ельяшевич М.А. Спектры редких земель.// М.: 1953. - 456 с.