Электронные возбуждения, люминесценция и радиационные дефекты в широкозонных нелинейно-оптических кристаллах

• Автор: Огородников, Игорь Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 466 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АЛД автолокализованная дырка

АЛЭ автолокализованный экситон

ВЗ валентная зона

ВВЗ верхняя часть валентной зоны

ВЗАО (самые) верхние заполненные атомные орбитали

ВЗМО (самые) верхние заполненные молекулярные орбитали

ВС водородная связь

ВУФ вакуумный ультрафиолет

ГВГ генерация второй гармоники

ДКФП длинноволновый край

фундаментального поглощения
ЗП зона проводимости
ИК инфракрасный
ИКЛ импульсная катодолюминесценция
КЛ катодолюминесценция
КЛТР коэффициент линейного термического расширения
КОП короткоживущее оптическое поглощение
МЭ молекулярный экситон
МО молекулярная орбиталь
НВЗ нижняя часть валентной зоны
НФС некритический фазовый синхронизм
НВАО (самые) нижние вакантные атомные орбитали
НВМО (самые) нижние вакантные молекулярные орбитали
НЛО нелинейно-оптический
ОЛКАО ортогонализованная линейная комбинация атомных орбиталей
ОП оптическое поглощение
ПБ потенциальный барьер
ПГС параметрический генератор света
ППЭ поверхностные потери энергии
ПЦ парамагнитный центр
РОУ радиационно - оптическая устойчивость
РЛ рентгеиолюминесценция
РФЭС рентгеновский фотоэлектронный спектр
ССЭ самосжавшийся экситон
СВ спектр возбуждения
СИ синхротронное излучение
ТСЛ термостимулированная люминесценция
ТП туннельная перезарядка
УФ ультрафиолет
ФЛ фотолюминесценция
ФП фундаментальное поглощение
ФЭУ фотоэлектронный умножитель
ЩГК щелочно-галоидный кристалл
ЩМ щелочные металлы
ЩЗМ щелочно-земельные металлы
ЭВ электронные возбуждения
ЭДК электронно-дырочный континуум
ЭПР электронный парамагнитный резонанс
ЭЯ элементарная ячейка
ЯМР ядерный магнитный резонанс
ADP NH4H2PO4
ВВО ß-BaB204
СВО CsB305
CLBO CsLiBöOio
КВ5 КВ508-4Н20
KDP КН2Р04
LBO L1B3O5 LTB Li2B407 YAG Y3A15012
1. Нелинейно-оптические кристаллы: особенности структуры, основные свойства и области практического применения. Аналитический обзор
1.1. Особенности релаксации электронных возбуждений в низкосимметричных сложных оксидах
1.2. «Молекулярный инжиниринг» нелинейно-оптических кристаллов
1.3. Особенности выращивания нелинейно-оптических кристаллов
1.3.1. Бораты лития (LTB и LBO)
1.3.2. Бораты ЩМ и ЩЗМ (CLBO и ВВО)
1.3.3. Водорастворимые кристаллы КВ5, KDP и ADP
1.4. Кристаллическая структура и физико-химические свойства
1.4.1. Триборат лития LBO
1.4.2. Тетраборат лития LTB
1.4.3. Цезий литиевый борат CLBO
1.4.4. Бета-борат бария ВВО
1.4.5. Пентаборат калия КВ5
1.4.6. Кристаллы группы KDP (ADP и KDP)
1.5. Электронная структура и электронные возбуждения нелинейнооптических кристаллов
1.5.1. Рентгеновские фотоэлектронные спектры
1.5.2. Расчёты электронной структуры
1.5.3. Расчёты нелинейной восприимчивости
1.6. Некоторые вопросы практического применения
1.6.1. Общие понятия о нелинейно-оптических явлениях
1.6.2. Области практического применения
1.7. Лазерная прочность оптических материалов
1.7.1. Пороговая концепция оптического пробоя
1.7.2. Статистическая концепция пробоя
1.7.3. Кинетическая концепция лучевой прочности
1.8. Выводы по главе

2. Объекты и методы исследования
2.1. Объекты исследования и приготовление образцов
2.1.1. Кристаллы трибората лития ЬВО
2.1.2. Кристаллы других боратов ЩМ и ЩЗМ
2.1.3. Кристаллы дигидрофосфатов калия и аммония
2.2. Разработка программно-аппаратного обеспечения эксперимента
2.2.1. Автоматизированная система для изучения рентгено11 термостимулированной люминесценции твёрдых тел
2.2.2. Контрольно-измерительный комплекс для анализа нестационарных свечений твердых тел
2.2.3. Спектрометр электронного парамагнитного резонанса
2.2.4. Специализированный пакет для обработки спектров ЭПР
2.3. Использованные экспериментальные методики
2.3.1. Угловые зависимости спектров ЭПР
2.3.2. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
2.3.3. Оптическая спектроскопия
2.3.4. Оптическая микроскопия
2.3.5. Люминесцентно-оптическая ВУФ-спектроскопия
2.3.6. Люминесцентно-оптическая спектроскопия с временным разрешением при возбуждении синхротронным излучением
2.3.7. Абсорбционная и люминесцентная спектроскопия с временным разрешением при возбуждении электронным пучком
2.3.8. Модуляционные методы термоактивационной спектроскопии
2.3.9. Ядерно-физические методы исследований
2.4. Выводы по главе
3. Излучательный распад низкоэнергетических электронных возбуждений и быстрая УФ-люминесценция в кристаллах боратов лития
3.1. Низкотемпературная катодолюминесценция
3.2. Спектры фотолюминесценции и фотовозбуждения
3.3. Спектры стационарной люминесценции при возбуждении ‘зона-зона’
3.4. Анализ результатов поляризационных измерений
50.
соединены в сетку атомами бора, которые образуют треугольники ВО3. Длины связи при этом составляют 0.147 нм (тетраэдр) и 0.136 нм (треугольник). Атомы лития находятся в каналах вдоль полярной оси и окружены четырьмя замкнутыми атомами кислорода, расположение которых создает сильно искаженный тетраэдр. Межатомные расстояния в этом тетраэдре лежат в интервале 0.197-0.214 нм. Еще три атома кислорода, вносящих дополнительное искажение его окружения, расположены на расстояниях 0.263, 0.285 и 0.288 нм от атома лития. Гигроскопичность ЬТВ меньше, нежели у других боратов. [139, 140]. В табл. 1.5 представлены координаты атомов
Рис. 1.6. Кристаллографическая структура структуры ЬТВ. Расстояние между тетрабората лития по данным [140]: (а) - проекция на плоскость (001); (Ь) - перспективное изображение анионной группы [В4О9] 6, со- вляет 0 311 НМ стоящей из двух треугольников и двух тетраэдров. Темными кружками показано положение атомов лития
ближайшими атомами лития состаИсследование реальной структуры выращенных кристаллов LTB методом рентгеновской топографии выявило субмикронные дефекты, рассеивающие свет [149, 150]; плотность дислокаций менее 100 см-2 [53]; преимущественное расположение дислокаций в плоскостях {112}, минимум дислокаций в плоскостях {111} и малоугловые границы зерен в плоскостях {111} и {112} [89]. В [151] исследована поверхностная прочность выращенных кристаллов LTB, которая оказалась несколько ниже объёмной и составила 8.4 ГВт/см2 при параметрах импульса (10 не, 1.5 Дж, 1064 нм). Выращенные кристаллы LTB обладают хорошим оптическим качеством. Так, в [88] исследованы линейные оптические свойства кристаллов LTB,