Влияние примесных ионов на оптическое поглощение и люминесценцию монокристаллических пленок галлиевых гранатов, выращиваемых методом жидкофазной эпитаксии

• Автор: Васильева, Наталья Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Структура монокристаллов гранатов

1.2. Жидкофазная эпитаксия монокристаллических пленок гранатов

1.3. Оптическое поглощение примесных и легирующих ионов в

монокристаллах гранатов

1.4. Люминесценция монокристаллов ОёзОа5012'.Н<1

1.5. Твердотельные лазеры на основе монокристаллических пленок

Выводы главы 1

Глава 2. МЕТОДИКА ВЫРАЩИВАНИЯ И ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ПЛЕНОК ГРАНАТОВ

2.1. Методика и установка для выращивания монокристаллических

эпитаксиальных пленок

2.2. Методика измерения спектров поглощения
2.3. Методика исследования спектрально-люминесцентных характеристик
2.4. Фотографирование монокристаллов граната
Выводы главы 2
Глава 3. ОПТИЧЕСКОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ ПРИМЕСНЫХ ИОНОВ В ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ПЛЕНКАХ ГАЛЛИЕВЫХ ГРАНАТОВ
3.1. Подложка из 0Лз0а5012
3.2. Пленки, выращенные из раствора-расплава на основе системы
РЪ0-В203
3.2. Пленки, выращенные из раствора-расплава на основе системы
В1203 - В2Оз

Выводы главы 3
Глава 4. СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ПЛЕНОК ГАЛЛИЕВЫХ ГРАНАТОВ, ЛЕГИРОВАННЫХ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ ИОНАМИ
4.1. Ш-содержащие пленки
4.2. Со-содержащие пленки
Выводы главы 4
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

Актуальность работы. Современный этап развития оптоэлектроники характеризуется потребностью создания компактных оптических схем на тонкопленочных оптических элементах [1]. Привлекают следующие особенности пленочных устройств:
- все элементы находятся на одном основании, что упрощает их взаимодействие;
- плотность светового потока может быть очень высокой даже при средних уровнях мощности пленочного лазера, поскольку большая часть энергии света сосредоточивается в пленке;
- фазовая скорость световой волны в пленочном волноводе может изменяться в зависимости от толщины пленки и вида колебаний.
Технология жидкофазной эпитаксии позволяет получать на немагнитных подложках со структурой граната эпитаксиальные многокомпонентные гранатовые пленки с достаточно высоким кристаллическим совершенством [2-4]. За последнее время были получены и исследованы лазерные тонкопленочные структуры, выращенные в основном на подложках из УзАЬОы (ИАГ) [5-8]. Недостатком этого монокристалла является невысокая изоморфная емкость, обусловленная малым параметром кристаллической решетки (1,2005 нм) [9]. Ионы А13+ являются наименьшими по размерам среди входящих в тетра- и октаэдрические подрешетки в структуре граната, а среди входящих в додекаэдрическую подрешетку меньшими размерами по сравнению с г3+ обладают только ионы Ьи3+, УЬ3+, Тт3+ и Ег3+ [10]. Это ограничивает максимальную концентрацию крупных ионов (например, Ш3+), которую можно ввести в эпитаксиальную пленку на подложке ИАГ, поскольку необходимым условием получения эпитаксиальной пленки является согласование параметров решеток пленки и подложки с точностью порядка 0,01 % [1,11].

2.3 Методика исследования спектров люминесценции и установка для исследования кинетик люминесценции
Методика исследования спектров люминесценции** в эпитаксиальных монокристаллических пленках гранатов, легированных примесями ионов редкоземельных элементов (Ег3+ , Ш3+, Но3+) имеет некоторые особенности, связанные с тем, что люминесцирующей средой являются тонкие пленки толщиной 5-50 мкм, выращенные на обеих сторонах плоской подложки соответствующего граната (ГГТ, ИАГ) толщиной ~0,5 - 1 мм. При возбуждении излучением перпендикулярно поверхности пленки из-за малого (как правило) поглощения интенсивность люминесценции также мала. Поэтому в данной работе использовали возбуждение пленок в торец, а излучение с помощью высокоаппертурного оптического микрообъектива собирали в направлении, перпендикулярном плоскости пленки.
Схема установки для исследования спектров люминесценции объемных лазерных материалов и пленок приведена на рис.2.2. Для селективного возбуждения в выбранные полосы поглощения использовали в качестве источников полупроводниковые лазеры на основе АЮаАя или ГпОаАэР, работающие на длинах волн около 0,81 мкм или 0,95 - 0,98 мкм, соответственно, и имеющие мощность излучения -100 мВт. Так как полупроводниковые лазеры представляют собой источники излучения полосковой геометрии с толщиной полоска около 1 мкм, то с помощью микрообъектива МО осуществлялось эффективное возбуждение плоского слоя исследуемой активированной пленки.
** Исследования спектров люминесценции и кинетики проводили в Научном центре волоконной оптики при Институте общей физики РАН совместно с к.ф.-м.н. М.И.Беловоловым.