Поверхность, структура и оптические свойства протонообменных волноводных слоев на монокристалле ниобата лития

• Автор: Азанова, Ирина Сергеевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Список сокращений
1. ПРОТОНООБМЕННЫЕ ВОЛНОВОДЫ НА МОНОКРИСТАЛЛЕ НИОБАТА ЛИТИЯ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
1.1. Структура и свойства монокристалла ниобата лития
1.1.1. Структурные особенности ниобата лития
1.1.2. Свойства кристалла ЫЫЬОз
1.2. Водород в ниобате лития
1.2.1. Позиции протонов в кристаллической решетке HxLi]_xNb03
1.2.2. Протон замещения, вид потенциальной энергии
1.3. Оптические волноводы и их применение
1.4. Протонообменные волноводы на ЫИЬОз
1.4.1. Этапы изучения
1.4.2. Специфика протонного обмена в ниобате лития
1.4.3. Превращения в порошках HxLii_xNb03
1.4.4. Протонообменные монокристаллические слои
1.4.5. Структурно-фазовая диаграмма для HxLii_xNb03 напряженного твердого раствора
1.4.6. Закономерности формирования ПО фаз
1.4.7. Сравнение напряженных и ненапряженных фаз
1.4.8. Корреляция концентрации протонов с показателем преломления
1.4.9. Особенности послеобменного отжига
1.4.10. Сопоставление данных ИК-спектроскопии и КРС с СФД
1.5. Обратимые фазовые переходы в ПО волноводных слоях
1.6. Деструкция поверхности ПО волноводного слоя
1.7. Гибридные волноводы
1.8. Выводы по обзору литературы
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Оптическая профилометрия
2.2. Оптическая микроскопия
2.3. Электронная сканирующая микроскопия
2.4. Модовая спектроскопия
2.4.1. Измерение набора эффективных показателей преломления
2.4.2. Расчет эффективных показателей преломления по распределению показателя преломления по глубине слоя
2.4.3. Реконструкция профиля показателя преломления волновода
2.5. Рентгеновская дифрактометрия
2.5.1. Определение деформации кристаллической решетки
2.5.2. Регистрация дифракционных спектров
2.5.3. Анализ погрешности при вычислении деформации решетки
2.5.4. Вычислительные процедуры
2.6. Методика проведения эксперимента
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ АНАЛИЗ
3.1. Образцы первой и второй групп
3.1.1. Идентификация фазового состава
3.1.2. Анализ поверхности образцов первой и второй групп
3.2. Образцы третьей группы
3.2.1. Сравнительный анализ поверхности волноводных слоев второй и третьей групп
3.2.2. Результаты измерения профиля показателя преломления и кривых качания образцов третьей группы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные результаты диссертации опубликованы в работах
Благодарности
Список использованной литературы
Список сокращений
НЛ — ниобат лития ЫМЮз ТЛ — танталат лития ЫТаОз
НсиМЮз — протонообменный волноводный слой на поверхности монокристалла ниобата лития
Н:Тк1ЛМЮз — протонообменный титанодиффузный волноводный слой на поверхности монокристалла ниобата лития (гибридный волновод)
ВТФ — высокотемпературная фаза (метастабильная фаза)
КТФ —фаза, равновесная при комнатной температуре (стабильная фаза)
ВКБ — метод решения в приближении Вентцеля-Крамерса-Бриллюэна
ПО — протонный обмен, протонообменный
ОВН — остаточные внутренние напряжения
МИОС — многофункциональная интегрально-оптическая схема
ИОФМ — интегрально-оптический фазовый модулятор
АРЕ — протонный обмен с поледующим отжигом
БРЕ — мягкий протонный обмен — термообработка в разбавленном расплаве
кислот или кислых солей
ПП — показатель преломления
ЭПП — эффективный показатель преломления
МС — модовая спектроскопия
СФД — структурно-фазовая диаграмма
ПДСА — прецизионный дифракционный структурный анализ
ИК-спектроскопия — инфракрасная спектроскопия
ВИМС — вторичная ионная масс-спектроскопия
АЯР — метод анализа ядерных реакций
ЯМР — метод ядерного магнитного резонанса
МНК — метод наименьших квадратов
БК — бензойная кислота
БЛ — бензоат лития
ЯК — янтарная кислота
СЭМ — сканирующая электронная микроскопия
2.1. Оптическая профиломстрия
Микрорельеф поверхности исследуемых образцов HJI анализировался на каждом этапе приготовления образцов с помощью интерференционного микроскопа (оптического профилометра) “New View - 5000” (Zygo) при увеличении х500 - х2000. Были построены карты градиентов и микропрофили поверхности пластин. Определены геометрические параметры микрорельефа с разрешением <0.1 мкм в плоскости образца и <1 нм нормально к поверхности образца.
Данный интерференционный микроскоп представляет собой бесконтактный оптический трехмерный профилометр высокой точности. Образ поверхности, полученный с помощью данной установки, имеет цифровой вид, что позволяет с помощью сопровождающего или внешнего программного обеспечения непосредственно проводить обработку и анализ данных.
Возможности “New View - 5000” не ограничиваются только профиломет-рией, его с успехом можно использовать в качестве обычного оптического микроскопа. Измерения проводятся в светлом поле в отраженном свете с использованием или без метода интерферометрического контрастирования.
Измерительную систему “New View - 5000” можно условно разделить на две составляющие - микроскоп и компьютер. Микроскоп обеспечивает сканирование данных и включает в себя непосредственно сам оптический микроскоп, видеомонитор, набор интерферометрических объективов, моторизованного столика высокоточного позиционирования, электронных блоков управления и виброизоляционной системы. С помощью компьютера и соответствующего программного обеспечения производится обработка данных и управление процессом сканирования.
Измерительный комплекс “New View - 5000” достаточно прост в использовании, а полностью автоматизированная система сканирования и расчета образа поверхности образца позволяет проводить исследования быстро и с высокой надежностью.