Диссертация (1097819), страница 14
Текст из файла (страница 14)
В спектрах поглощения кристаллов с разными значениями в исследуемой нами области спектра 0.8 ÷ 0.57 мкм отсутствуют полосы поглощения связанные с дефектами структуры.На рис. 2.1 (B) представлены спектральные характеристики вращательнойспособности кристаллов 2 при нескольких температурах [91]. Температурный коэффициент удельного вращения составляет 1.5 · 10−3 и 3 · 10−3 в интервалах 10 ÷ 80 и 80 ÷ 300 K соответственно.В лево и право вращающих кристаллах 2 , полученных при различныхтехнологических режимах, характеристики оптической активности совпадают(рис.
2.2). Дисперсионная зависимость не описывается формулой (2.1) с 1 = 0или 1, или формулой, предложенной в [84, 92]. В данном случае, по — видимому, существенным является вклад большего числа зон. Экспериментальныезависимости удельного вращения от длины волны могут быть представлены80зависимостью:2 = 0 + 2 · 2 · 2,( − 202 )2(2.2)где 0 — удельное вращение плоскости поляризации света при → ∞(75 град/мм), 02 — длина волны, соответствующая энергетическому зазору в = 0, 2 — константа, 2 — коэффициент, принимающий значения 0 и1.При использовании дисперсионных соотношений типа (2.2)согласие с экспериментом достигается когда 2 , 0 , 02составляют 2 · 10−5 град·мм,75 град/мм и 0.47 мкм (2.64 эВ)соответственно. Длина волны01 для дифосфида кадмия несоответствует найденным минимальным значениям .
В2 02 соответствует минимальному энергетическому зазору в = 0 по данным [4].Рисунок 2.2: Спектральные характеристики вращательнойспособности четырех кристаллов2 ,Для установления природыполученных в разныхтехнологических условиях.подавления оптической актив-ности в кристаллах дифосфида кадмия были исследованы их оптические свойства при воздействии радиации, а также после последовательного снятия слоевматериала химическим травлением.Облучение — квантами произведено с помощью радиоактивного источника непрерывного действия — изотопа кобальта60 с энергией 1.25 MэВ прикомнатной температуре. Дозы облучения варьировались от 10 до 5 · 103 Р.
Дисперсионные кривые вращательной способности кристаллов облученных разнойдозой гамма квантов не содержат существенных отличий от зависимостей представленных на рис. 2.1 и 2.2.81Как следует из полученных результатов (рис. 2.3) влияние облучения на гиротропные свойства кристаллов дифосфидов цинка и кадмия мало и, по — видимому, зависит от исходных характеристик образца [93–95].Исследованиесветавпропусканияпроцессетравлениякристалла проводилось в поляризованном свете, когда уголмежду поляризатором и анализатором составлял примерно45°(оптимальный угол рассчитывался исходя из толщины,удельногоивращенияглубиныобразцатравления).исследованиихарактеристикПриспектральныхпоглощенияРисунок 2.3: Радиационная зависимость вращательнойспособности кристалловкристаллов 2 и 2 обна-1 :1 —0.3,2 —0.35,2 на длине волны = 650 нм с0.46, 4 — 0.56, 5 — 0.58, 6 — 0.7.3 —ружена интерференция света, которая из — за высокой параллельности граней,наблюдается на достаточно толстых образцах до края фундаментальногопоглощения.
Интерференция света проявляется в пропускании света при травлении образца в химических составах, когда длина волны остается постоянной,а изменяется толщина образца (рис. 2.4).По интерференционной картине установлено, что скорость травления в начальный период времени остается практически постоянной. При длительномтравлении, из — за большей скорости травления в областях выхода на поверхность дислокаций, нарушается плоскопараллельность пластин и интерференция исчезает. По интерференции света в спектральных и временных зависимостях коэффициента пропускания определена скорость травления материала по формуле: =Δ(︂1−1−1−1)︂,(2.3)82где и −1 — длины волн, соответствующие расположенным рядом экстремумам в спектральной характеристике пропускания, Δ = (−1 − ) = (−1 − ) — изменение толщины слоя при травлении, соответствующиедвум соседним экстремумам в пропускании света, −1 и – времена, соответствующие двум соседним экстремумам во временной характеристике пропускания и — длина волны зондирующего луча во время травления кристалла.Скоростьниятравлесоставляет20.8 · · · 1.2 нм/сек при изменении содержания концентрированнойазотнойкислоты в концентрированной соляной кислоте от 5до 15%.Измерениекоэффици-ента пропускания света ивращательнойспособно-сти кристалла в процессетравленияпоказывает,что в кристаллах с незначительнымколичествомструктурных дефектов имаксимальными значениями удельной вращательной20.18 (длина волны = 640 нм, начальная140 и 70 мкм соответственно).
Зависимости 2Рисунок 2.4: Интерференция света при травлении кристалловс1 :a —0.99,b —толщина кристаллови 3 на обоих рисунках — продолжение зависимостей 1.способностисовременемпропусканиеизменяетсямонотонно. В кристаллах сподавленной оптической активностью флуктуации коэффициента пропусканиясвета и вращательной способности кристалла значительно выше. Зависимостиугла вращения плоскости поляризации для кристалла, с характеристикойпредставленной на рис. 2.4, от толщины образца = (0 − · ) после послой-83Таблица 2.1: Данные по удельному вращению плоскости поляризации и показателю преломления2кристаллов№ образца, град/мм = 660 нмПок.
преломл.170530.9Толщина,16/1с интерференцией.мкм, град/мм, = 640 нмПок. преломл.4.59615.34.91 = 660нм = 64015841404.221624.5513/11271534.681764.8913/2119153.84.63176.94.8619/2138536.15.086254.6918/22/2139154.51154.8519/11804954.56573.44.88нмного удаления материала химическим травлением представлены на рис. 2.5(0 — толщина кристалла до травления). Данные, полученные из интерференции света и связывающие величины удельного вращения с показателямипреломления для образцов из разных партий, представлены в таблице 2.1.Дополнительным аргументом в пользу флуктуаций оптической активностислужат спектры пропускания кристаллов, помещенных между скрещеннымиполяризаторами [96, 97] (рис. 2.6).Полученныерезультатывэтом эксперименте указываютна локальные и пространственные неоднородности в характеристиках гиротропии вдольоптической оси [98, 99].На вставке показаны положение поляризаторов и ориентация осей кристалла в процессе измерения.
Спектры пропускания кристаллов 2 и2 , помещенных между скрещенными поляризаторами так, от толщины образца с = 0.51, мкм: 1 — 640, 2 — 660.Рисунок 2.5: Зависимостидля длин волнчто волновой вектор света параллелен кристаллографической оси , имеют осциллирующий характер (рис. 2.6).84 в скрещенных поляризаторах кристаллов 20.980, 3 — 1.624, 1’ — 0.364, 2’ — 1.006, 3’ — 1.288.Рисунок 2.6: Спектральная зависимость пропусканияи2(B) для толщин,мм: 1 —0.296,2 —(A)При определении удельного вращения плоскости поляризации света методомгашения, необходимо учитывать особенности представленные на этом рисунке.Число минимумов и максимумов зависит от толщины кристалла и характеристик гиротропии.
Минимумы и максимумы в области прозрачности пропускания кристалла происходят с периодом вращения плоскости поляризации света180°. На рис. 2.7 представлены спектральные зависимости пропускания кристаллов 2 с разными величинами удельного вращения плоскости поляризации при углах 0 между поляризатором и анализатором 90 и 0 град.Как следует из этих результатов в спектрах пропускания при изменении угла0 на 90 град на длинах волн максимумов наблюдаются минимумы и наоборот, на длинах волн минимумов — максимумы Эта закономерность нарушенапри длинах волн меньше 640 нм.
Кроме того, уменьшение удельного вращения,при равных толщинах кристаллов, уменьшает величину пропускания на длинахволн соответствующих максимуму.На рис. 2.8 представлены спектры пропускания кристалла 2 при разныхуглах 0 . Максимумы и минимумы пропускания периодически смещаются внекоторых интервалах длин волн с периодом 1800. Интервал длин волн сужается по мере увеличения удельного вращения и толщины кристалла.Из представленных зависимостей следует, что вид спектральной характеристики и ее особенности, число экстремумов зависят от толщины кристалла,параметров гиротропии и условий проведения эксперимента.85 кристаллов 2 с удельным вращением164.6 (0 = 0 град), 2 — 655 (0 = 0 град), 3 — 640 (0 = 0 град), 4623.8 (210), 2 — 525.6 (215), 3 — 50 (294), 4 — 343.3 (300). Спектры сняты приРисунок 2.7: A: Спектральная зависимость пропусканияплоскости поляризации—,град/мм: 1 —640(0 = 90 град), В: 1 —0 = 90°, в скобках указанатолщина кристалла в микронах.
На вставке представлено фото сколакристалла с = 50град/мм на длине волны632.8нм.Интенсивность прошедшего света в такой системе определяется соотношением:(2.4) = 0 2 (),где — коэффициент пропускания пластинки, = 0 ± , = · , —реальная часть комплексного оптического вращения, 0 — угол между главными направлениями поляризаторов, — толщина кристалла, — фазовоеслагаемое, дополнительно сдвигающее плоскость поляризации световой волнык фазовому сдвигу 0 . Знак «+» в уравнении (2.3) обозначает, что кристаллвращает плоскость поляризации света влево, знак «—» — вправо.Условием минимума пропускания кристаллической пластины, помещенноймежду скрещенными поляризаторами, является равенство фазового сдвига(2.5) = ( + 1/2),где = 0, 1, 2, · · · .Коэффициент , учитывающий поглощение и отражение кристалла без учетаинтерференции обыкновенных лучей (толстые кристаллы), определяется формулой: = (1 − )21+(︁4)︁2· − 2 · −·,(2.6)86где — показатель преломления обыкновенных лучей кристалла, — коэффициент отражения света, — коэффициент поглощения света, — длина волнысвета.Дисперсионные кривые вращательной способности с кристаллов 2 описываются уравнением (2.1), для кристаллов 2 — (2.2).Анализ (2.4) показывает, что минимумы в пропускании 2 и 2 будутпроявляться на длинах волн√︃1 (1 − 21 )+4( + 1) =и√︃′ =√︃1 (1 − 21 )+ 201 ,4( + 1)2 2 +4(( + 1) − 2 0 )√︃2 2 + 202 ,4( + 1)максимумы —1 (1 − 21 )+2(2 + 1)√︃1 (1 − 21 )+ 201 ,2((2 + 1)2 2 +2(( + 1) − 0 )√︃2 2 + 202 ,2(( + 1) − 0 )√︃ =и√︃′ =соответственно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
