Автореферат (1104451)
Текст из файла
ИНСТИТУТ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ ИМЕНИ А.М. ПРОХОРОВАРОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУКОТДЕЛ СУБМИЛЛИМЕТРОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИУДК: 537.874.7На правах рукописиЧУЧУПАЛ СЕРГЕЙ ВЯЧЕСЛАВОВИЧПОГЛОЩЕНИЕ ВОЛН ТЕРАГЕРЦОВОГО ДИАПАЗОНАВ НЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛАХ ZnGeP2Специальность 01.04.03 — радиофизикаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукМосква 2016Работа выполнена в отделе субмиллиметровой спектроскопии Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт общей физики имени А.М. Прохорова» Российской академии наук.НаучныйКомандин Геннадий Анатольевичруководитель:доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудникотдела субмиллиметровой спектроскопии Института общей физикиимени А.М.
Прохорова Российской академии наукОфициальныеСнигирёв Олег Васильевичоппоненты:доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой физики полупроводников физического факультета Московского государственного университета имени М.В. ЛомоносоваКлименко Олег Александровичкандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник отдела физики твердотельных наноструктур Физического института имени П.Н. Лебедева Российской академии наукВедущаяФедеральное государственное бюджетное образовательноеорганизация:учреждение высшего профессионального образования«Воронежский государственный университет»Защита диссертации состоится «____» _____________ 2016 года в ____ ч. ____ мин.на заседании диссертационного совета Д 501.001.67 на физическом факультете Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1,Москва, Ленинские горы, д.
1, стр. 2, физическая аудитория имени Р.В. Хохлова.С диссертацией можно ознакомиться в отделе диссертаций Научной библиотекиМГУ имени М.В. Ломоносова (адрес: 119192, г. Москва, Ломоносовский пр-т, д. 27) и всети Интернет: http://phys.msu.ru/rus/research/disser/sovet-D501-001-67/Автореферат разослан «____» _______________ 2016 года.Учёный секретарьдиссертационного совета Д 501.001.67,кандидат физико-математических наук, доцентКоролёв Анатолий ФёдоровичОбщая характеристика работыАктуальностьВ настоящее время активно проводятся фундаментальные и прикладные исследования, направленные на освоение терагерцового (ТГц) интервала частот (1011–1013 Гц).Промышленно выпускаемые электровакуумные генераторы волн ТГц-диапазона, такиекак лампы обратной волны и гиротроны, активно применяются на практике. В то же времясуществует возможность получать ТГц-волны с помощью нелинейно-оптических свойствкристаллов.
Это открывает простор для создания компактных источников излучения, нетребующих высоковольтного питания в отличие от электровакуумной техники. Даннаятема является актуальной и востребованной, поскольку излучение ТГц-диапазона находитширокое применение на практике. Оно используется для неразрушающего контроля качества выпускаемой продукции, в газоанализе, медицинской диагностике, для дистанционной идентификации предметов; прорабатывается возможность создания высокоскоростных систем ТГц-связи. Для разработки твердотельных источников ТГц-волн применяютсякак радиофизические методы, предполагающие использование радиотехнических устройств (например, антенн, резонаторов), так и методы нелинейной и лазерной оптики.Одним из способов получения ТГц-излучения является нелинейно-оптическое преобразование частоты излучения лазеров инфракрасного и видимого диапазона в полупроводниковых кристаллах.
Перспективным нелинейно-оптическим материалом для созданияисточников ТГц-излучения является монокристалл дифосфида цинка-германия ZnGeP2.Он обладает высоким порогом оптического пробоя, хорошей теплопроводностью, механической прочностью, стойкостью к повышенной влажности и агрессивным средам,большими значениями температурной, угловой и спектральной ширин синхронизма [1], атакже высокими величинами коэффициентов нелинейной восприимчивости и двулучепреломления, достаточными для выполнения условий фазового согласования в широкихспектральных диапазонах [2]. В кристалле ZnGeP2 была получена генерация монохроматического излучения мощностью ~1 Вт в диапазоне 2,7–2,94 ТГц (90–98 см-1) на разностной частоте при накачке двухчастотным лазерным излучением [3] и генерация широкополосного сигнала ТГц-излучения в интервале 0,1–3 ТГц (3,3–100 см-1) при накачке фемтосекундными лазерными импульсами (λ ~ 1,15–1,6 мкм) [4].Распространяясь в кристалле, лазерное излучение поглощается при взаимодействиис кристаллической решёткой.
Также может поглощаться и генерируемое излучение. Поскольку области накачки и генерации ТГц-излучения разнесены по частоте, то важнознать дисперсию коэффициента поглощения в обеих областях. Механизмы поглощения3как излучения накачки, так и генерируемого ТГц-излучения можно разделить на собственные, присущие данному кристаллу и обусловленные строением и динамикой кристаллической решётки, и несобственные, связанные с наличием в нём различных дефектов [5].Минимизация влияния несобственных механизмов поглощения осуществляется рядомспособов постростового воздействия, например, традиционным отжигом [6] или облучением электронами [7], [8]. Авторам работы [8] путем облучения монокристалла ZnGeP2электронами удалось эффективно (в 3–5 раз) уменьшить поглощение излучения накачки вдиапазоне 2–8 мкм.
Но данных о возможном поглощении генерируемого ТГц-излучения вэтой работе нет. Вместе с тем, возникающие при облучении кристалла точечные дефектывакансионного типа сами могут являться источником дополнительного поглощения излучения ТГц-диапазона, если они образуют дипольный момент, взаимодействующий с данным излучением [9], [10]. В настоящее время не исследованы механизмы (как собственные, так и несобственные), формирующие диэлектрические потери в ТГц-диапазоне.
Открытым остается также вопрос о возможном дополнительном поглощении в области генерации ТГц-излучения, возникающем в результате облучения кристалла ZnGeP2 электронами.Таким образом, актуальность настоящей работы обусловлена дефицитом информации о диэлектрических параметрах монокристалла ZnGeP2, определяющих поглощениеизлучения в ТГц-диапазоне, что существенно затрудняет практическое применение данного материала.Цель диссертационной работы: исследовать механизмы дипольного поглощенияэлектромагнитных волн ТГц-диапазона в монокристалле ZnGeP2 методами ТГц- и ИКспектроскопии в широкой частотно-температурной области путём изучения резонансныхи нерезонансных полос.Основные задачи диссертационной работы.1.
Получить спектры отражения и пропускания облучённого и необлучённого образцовмонокристалла ZnGeP2 в диапазоне 5 – 5 000 см-1 и температурном интервале 10–300 Кпутём объединения данных измерений в ТГц- и ИК-диапазонах.2. Провести модельные расчёты диэлектрических параметров монокристалла ZnGeP2 всоответствии с известными теоретическими концепциями и исследовать их температурную эволюцию.3.
Изучить влияние облучения монокристалла ZnGeP2 электронами с энергией 4 МэВи дозой 1,8·1017 см-2 на коэффициент поглощения и диэлектрическую проницаемость4данного материала.Научная новизна1. Впервые выполнено систематическое исследование поглощения ТГц-излучения в монокристалле ZnGeP2 методами ТГц- и ИК-спектроскопии.2. Впервые установлено, что доминирующий вклад в поглощение электромагнитныхволн в ТГц-диапазоне наряду с фононами вносят двухфононные разностные процессы,а вклад статической проводимости незначителен.3.
Впервые обнаружено, что облучение кристалла ZnGeP2 электронами приводит куменьшению диэлектрической проницаемости на терагерцовых частотах при неизменности коэффициента поглощения.Практическая значимость диссертационной работыРезультаты диссертационной работы являются основой для расчёта параметров нелинейно-оптического кристалла ZnGeP2, необходимых при создании эффективных источников ТГц-излучения.Положения и результаты, выносимые на защиту:1. Поглощение электромагнитных волн ТГц-диапазона в монокристалле ZnGeP2 преимущественно определено многофононными разностными процессами, вклад которыхпревышает фононный более чем на порядок.2.
Статическая проводимость на уровне 10-6–10-8 Ом-1·см-1 даёт вклад в поглощение ТГцизлучения на 2–4 порядка меньше вкладов однофононных и многофононных процессов.3. Облучение монокристалла ZnGeP2 электронами с энергией 4 МэВ и дозой 1,8·1017 см-2приводит к понижению диэлектрической проницаемости на 3%, не меняя при этом величину поглощения ТГц-излучения.Достоверность полученных результатовЭкспериментальные результаты получены на оборудовании, которое использовалось для исследования твёрдых тел с различными структурными, электродинамическимии радиофизическими свойствами. В работе использованы известные физические модели иматематические методы.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
