Релаксационная и колебательная динамика стекол в низкочастотных спектрах комбинационного рассеяния света

• Автор: Суровцев, Николай Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 413 с. : ил.

Гл. 1 Терагерновая динамика стекол и ее проявление в спектрах комбинационного рассеяния света: основные формулы.

экспериментальные результаты, модели

§ 1.1 Проблематика низкочастотного комбинационного рассеяния света в

некристаллических материалах

п. 1.1.1 Развитие спектроскопии низкочастотного комбинационного

рассеяния света

п. 1.1.2 Общие замечания о теории низкочастотного комбинационного

рассеяния света в стеклах

§ 1.2 Основные формулы для описания неупругого рассеяния света

п. 1.2.1 Рассеяние света на колебательных возбуждениях

п. 1.2.2 Рассеяние света на релаксационных движениях среды

п. 1.2.3 Затухающий осциллятор с памятью
§ 1.3 Проявление ТГц колебаний в низкочастотном комбинационном
рассеянии света и других экспериментальных методах
п. 1.3.1 Спектральная форма и температурная зависимость
низкочастотного комбинационного рассеяния света в стеклах
п. 1.3.2 ТГц плотность колебательных состояний в стеклах
п. 1.3.3 Коэффициент связи бозонного пика
п. 1.3.4 Затухание акустических ТГц колебательных возбуждений в
стеклах
п. 1.3.5 Бозонный пик и средний порядок
п. 1.3.6 Численное моделирование бозонного пика
§ 1.4 Модели бозонного пика
п. 1.4.1 Модели “акустика + оптические фононы”
п. 1.4.2 Модели “акустика + локальные моды”
п. 1.4.3 Модели слабозатухающих акустических волн
п. 1.4.4 Модели сильнозатухающих акустических волн
п. 1.4.5 Модели с разбросом динамических параметров акустических

п. 1.4.6 Модель фрактонов
п. 1.4.7 Модели локализованных состояний в однородной среде
п. 1.4.8 Модели локализации колебаний на структурных
неоднородностях
п. 1.4.9 Проблемы и перспективы развития моделей бозонного пика
§ 1.5 Квазиупругое рассеяние света в стеклах и жидкостях
п. 1.5.1 Экспериментальное проявление квазиупругого рассеяния света
п. 1.5.2 Спектральные характеристики квазиупругого рассеяния света
§ 1.6 Модельные представления о быстрой релаксации
п. 1.6.1 Модель релаксационных дефектов
п. 1.6.2 Модели комбинационного рассеяния света высоких порядков
п. 1.6.3 Модель мягких потенциалов
п. 1.6.4 Модель затухающих колебаний
п. 1.6.5 Теория связанных мод
п. 1.6.6 Актуальные направления исследования быстрой релаксации
Заключение

Гл. 2 Методические вопросы исследования низкочастотного
комбинационного рассеяния света
§ 2.1 Специфика низкочастотного комбинационного рассеяния света
§ 2.2 Решеточные спектрометры
§ 2.3 Тандем интерферометров Фабри-Перо
§ 2.4 Некоторые методические вопросы
п. 2.4.1 Определение вклада упругой линии в измеряемый спектр
п. 2.4.2 Определение вклада фотолюминесценции
п. 2.4.3 Нормировка интенсивности, определение температуры
Заключение
Гл. 3 Результаты исследования квазиупругого насеяния света в стеклах
§ 3.1 Выделение спектра квазиупругого рассеяния света
§ 3.2 Полимерные стекла
п. 3.2.1 Квазиупругое рассеяние света в полиметилметакрилате
п. 3.2.2 Квазиупругое рассеяние света в поликарбонате
н. 3.2.3 Квазиупругое рассеяние света в полистироле
§ 3.3 Неорганические ковалентные и ионные стекла
п. 3.3.1 Квазиупругое рассеяние света в ионном стекле СК1Ч
п. 3.3.2 Квазиупругое рассеяние света в кварцевом стекле
п. 3.3.3 Квазиупругое рассеяние света в стекле оксида бора
§ 3.4 Низкомолекулярные органические стекла
п. 3.4.1 Квазиупругое рассеяние света в толуоле
п. 3.4.2 Квазиупругое рассеяние света в пиколине
§ 3.5 Влияние дефектов структуры стекла на интенсивность квазиупругого рассеяния света
п. 3.5.1 Влияние концентрации мономеров в стекле полиметилметакрилата
на квазиупругое рассеяние света
п. 3.5.2 Влияние отжига стекол В20з на квазиупругое рассеяние света ...,170 п. 3.5.3 Влияние метамиктизации кварцевого стекла на квазиупругое
рассеяние света
§ 3.6 Модель флуктуационного свободного объема для быстрой
релаксации
п. 3.6.1 Модель свободного объема. Связь свободного объема с
квазиупругим рассеянием света
п. 3.6.2 Экспериментальные методы измерения свободного объема
п. 3.6.3 Корреляция интенсивности квазиупругого рассеяния света и
динамического свободного объема: Сравнение с экспериментом ... 194 § 3.7 Феноменология квазиупругого рассеяния света.
Сравнение с теориями и модельными предположениями
п. 3.7.1 Основные характеристики квазиупругого рассеяния света в
стеклующихся материалах
п. 3.7.2 Сравнение с моделями
п. 3.7.3 Расширенная модель двух-ямных потенциалов
Заключение
Гл. 4 Изучение механизма проявления быстрой релаксации в квазиугоугом
рассеянии света
§ 4.1 Высокочастотный край спектра квазиупругого рассеяния света
п. 4.1.1 Эксперимент
п. 4.1.2 Результаты
п. 4.1.3 Обсуждение
§ 4.2 Сравнение VV и HV спектров
п. 4.2.1 Эксперимент
Заключение
Гл. 5 Исследование коэффициента связи бозонного пика
§ 5.1 Коэффициент связи из сравнения со спектрами неупругого
рассеяния нейтронов
п. 5.1.1 Коэффициент связи полиметилметакрилата
п. 5.1.2 Коэффициент связи поликарбоната
§ 5.2 Коэффициент связи из сравнения с данными по теплоемкости
п. 5.2.1 Метод регуляризации
п. 5.2.2 Коэффициент связи кварцевого стекла
п. 5.2.3 Коэффициент связи различных стекол
§ 5.3 Общие свойства спектрального поведения коэффициента связи
п. 5.3.1 Линейная зависимость C(v) вблизи vBp
п. 5.3.2 Низкочастотный предел C(v) (v<0.5vBp)
п. 5.3.3 Высокочастотное поведение C(v) (v>2vBP)
п. 5.3.4 Обсуждение спектральной зависимости коэффициента связи
§ 5.4 Q-зависимость бозонного пика в комбинационном рассеянии
света
п. 5.4.1 Модельные оценки q-зависимости
п. 5.4.2 Методика эксперимента для изучения q-зависимости
п. 5.4.3 Q-зависимость при v>l ТГц
п. 5.4.4 Q-зависимость при v § 5.5 Модель волновой функции колебательных возбуждений бозонного
пика
Заключение
Гл. 6 Изучение низкочастотного комбинационного рассеяния света в
кристаллах с нарушениями дальнего порядка
§ 6.1 Влияние примеси азота в алмазе на комбинационное рассеяние
света
§ 6.2 Низкочастотные спектры комбинационного рассеяния света
кристалла ниобата лития
п. 6.2.1 Экспериментальные результаты
п. 6.2.2 Обсуждение результатов
п. 6.2.3 Квазиупругое рассеяние света в ниобате лития
§ 6.3 Низкочастотное комбинационное рассеяние света в фуллерите
п. 6.3.1 Низкочастотный спектр в поликристаллической пленке С60
п. 6.3.2 Низкочастотное комбинационное рассеяние света в ориентационнонеупорядоченной фазе кристалла С60
§ 6.4 Низкочастотное комбинационное рассеяние света в ориентационных
стеклах
п. 6.4.1 Плотность колебательных состояний и коэффициент связи в
различных фазах этанола
п. 6.4.2 Квазиупругое рассеяние света в различных фазах этанола
п. 6.4.3 Квазиупругое рассеяние света в цианциклогексане
§ 6.5 Обсуждение
Заключение
Список литературы

возбуждения, из этого предположения следует, что этот тип колебания должен быть преимущественно акусто-подобным (по крайней мере, для низкочастотной части спектра). Поэтому эти модели объединены на схеме под общей группой “акустические моды”.
Дебаевская динамика, модель Мартина-Бренига.
Наиболее простым является предположение о том, что динамика стекол полностью идентична колебательной динамике кристаллов. В частности, для достаточно низких частот справедливо дебаевское приближение. Хотя, очевидно, такое предположение не соответствует экспериментальной ПКС, такой подход имеет не только исторический интерес. Во-первых, вплоть до настоящего времени публикуется множество работ, где используются модели КРС в рамках этого подхода или их развитие [172]. Во-вторых, иногда используются только результаты модели для С(со), а ПКС рассматривается удовлетворяющей экспериментальным условиям [173].
В рамках дебаевской колебательной динамики низкочастотный спектр КРС возникает из-за того, что индуцированная диэлектрическая проницаемость ур.(1.6) не является плоской волной. Причиной этого могут флуктуации поляризуемости в некристаллической среде (“электрический” беспорядок). В этом случае С(ш)оссо2.. [3,174]. Другой причиной могут быть флуктуации фазы в волновой функции упругой волны (“механический” беспорядок). В работе Мартина и Бренига [175] была предложена модель, объединяющая обе причины возникновения низкочастотного КРС в стеклах. Авторы [175] использовали приближение гауссовою распределения для корреляции флуктуаций упругооптических величин и механического беспорядка, что приводит к немонотонной зависимости для коэффициента связи:
где - радиус корреляции.
Экспериментальная С(со) не показывает зависимости вида (1.34) (п. 1.3.3), что наряду с экспериментальной недебаевской ПКС является главным недостатком
(1.34)