Оптические явления магнитоиндуцированной пространственной дисперсии в полупроводниках и диэлектриках

• Автор: Ржевский, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ЕЛАВА1. ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ МАГНИТОИНДУЦИРОВАННОЙ
ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ДИСПЕРСИИ В КРИСТАЛЛАХ
§1.1. Наблюдение явлений магнитоиндуцированной
пространственной дисперсии
§1.2. Тензор магнитоиндуцированной пространственной дисперсии в кубических кристаллах класса Та
и его свойства
§1.3. Невзаимное линейное двупреломление
в поперечной и продольной геометриях эксперимента
Выводы
ГЛАВА II. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
§2.1. Методика поляриметрического измерения
невзаимного двупреломления
§2.2. Методика проведения полевых, угловых
и температурных измерений
§2.3. Методика расчета параметров тензора диэлектрической
проницаемости
§2.4. Параметры исследованных кристаллов
Выводы
ГЛАВА III. НЕВЗАИМНОЕ ЛИНЕЙНОЕ ДВУПРЕЛОМЛЕНИЕ В ПОЛУМАГНИТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
СЙ1_хМпхТе, Уп1_хМ.пхТе
Введение
§3.1. Особенности зонной структуры
СсЦхМпДе, 2п!.хМпхТе
§3.2, Магнитные и магнитооптические свойства
СЙ1_хМпхТе, гп!.хМпхТе

§3.3. Исследование невзаимного двупреломления
в Сс1).хМпхТе, гп!.хМпхТе
§3.4. Механизмы невзаимного двупреломления
в СсГ.хМпхТе, 2п1_хМпхТе
§3.5. Теоретическое рассмотрение
Выводы
ГЛАВА IV. НЕВЗАИМНОЕ ЛИНЕЙНОЕ ДВУПРЕЛОМЛЕНИЕ
В ПОЛУПРОВОДНИКАХ ZnTe, СсГГе, ОаАз
Введение
§4.1. Оптическое поглощение вблизи
фундаментального края в СсГГе, Zne, ваАз
§4.2. Эффект Фарадея в СсГГе, 2пТе, ваАй
§4.3. Исследование невзаимного двупреломления
в СсГГе, ZriTe, ОаАв
§4.4. Анализ микроскопических механизмов невзаимного
двупреломления в СсГГе, 2пТе, ОаАз
Выводы
ГЛАВА V. НЕВЗАИМНОЕ ЛИНЕЙНОЕ ДВУПРЕЛОМЛЕНИЕ
В БОРАЦИТЕ Со3В70131
Введение
§5.1. Структура С0ДЗ7О1Д
§5.2. Диэлектрические, оптические и магнитные
свойства Со3В70131
§5.3. Исследование невзаимного двупреломления
в Со3В70131
§5.4. Механизмы невзаимного двупреломления
в Со3В70131
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Оптические свойства кристаллов определяются частотной и пространственной дисперсией показателя преломления. Пространственная дисперсия играет важную роль в кристаллооптике, так как при ее учете возможно появление качественно новых оптических явлений. Классическим примером этого служит явление оптической активности [1]. Большой интерес представляет исследование пространственной дисперсии при наличии внешних воздействий [2,3], в частности, магнитного поля. Как показывают немногочисленные пока еще работы, в кристаллах без центра инверсии учет пространственной дисперсии диэлектрической проницаемости при наличии внешнего магнитного поля, приводит к появлению новых невзаимных магнитооптических эффектов. Исследование этих явлений может дать важную информацию об оптических свойствах кристаллов.
При наличии внешнего магнитного поля в кристаллах любых классов группа симметрии которых не содержит операции пространственной инверсии, разрешены явления магнитоиндуцированной пространственной дисперсии (МИПД), связанные с линейным по волновому вектору света к и магнитному полю В вкладом в тензор диэлектрической проницаемости 8ÿ [4]. Эти явления могут наблюдаться как в области прозрачности, так и области поглощения. Несмотря на то, что возможность существования таких явлений предсказывалась теоретически довольно давно в [4-6], в настоящее время известно лишь несколько публикаций в которых сообщалось о наблюдении эффектов МИПД. К ним относится, так называемый, эффект «инверсии магнитного поля» [7-9], эффект магнитоиндуцированного вращения оптических осей кристалла [10,11], а также эффект невзаимного линейного двупреломления света [12,13]. Эти явления наблюдались в кристаллах CdS, CdSe [7-11], GaAs [13], в окрестности экситонных резонансов, при низких температурах, а также в диэлектрике a-LiI03 [12]. Интерес к исследованию явлений МИПД связан с тем, что в отличие от традиционных магнитооптических явлений, таких как, например, Фарадея, Керра и Фойгта, которые не чувствительны к структуре решетки, эффекты МИПД возможны

света, определяется сдвигом фаз нормальных световых волн:
S = 2%/!Ап (2.1)

где Z - толщина кристалла, Ап - величина двупреломления. Для того чтобы определить величину эллиптичности, оптические оси пластинки Х/4 ориентируются параллельно осям эллипса поляризации. Тогда прошедший через нее свет станет снова линейно поляризованным и повернутым на угол
а = 5/2 (2.2)
по отношению к первоначальному направлению поляризации. Таким образом,в этой схеме измерение сдвига фаз сводится к измерению поворота плоскости поляризации. Угол поворота плоскости поляризации определяется по значению угла поворота анализатора, соответствующего погасанию.
Для повышения чувствительности измерений поворота плоскости поляризации использовался метод модуляции поляризации с применением ячейки Фарадея. Метод определения а с использованием модуляции поляризации состоит в следующем. Линейно поляризованный свет после пластинки Х/4, пройдя ячейку Фарадея, промодулирован по направлению поляризации. Плоскость поляризации колеблется возле некоторого среднего положения по периодическому закону с амплитудой Аа. Используя закон Малюса в виде I = I0 sin2 а, где а=9О°-0, 0 -угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора, для интенсивности света, прошедшего анализатор, получаем выражение:
I = I0 sin 2 (а + Да sin cot) (2.3)
где 10 - интенсивность падающего на анализатор света, со - частота модуляции. Если углы а и Да малы выражение (2.3) можно представить в виде:
I = Т0 (a2 + 2а Аа sin cot + Да2 sin2 cot) (2.4)
Из (2.4) следует, что при а=0, т.е. в скрещенной позиции поляризатора и анализатора, в световом потоке присутствует постоянная состовляющая и состовляющая удвоенной частоты (2со). Если а ф 0. то в потоке присутствует также состовляющая на частоте первой гармоники со. Из (2.4) следует, что при небольших значениях угла а амплитуда сигнала на частоте со линейно зависит от а.