Индуцированное светом оптическое поглощение в фотомагнитных монокристаллах иттрий-железистых гранатов

• Автор: Надеждин, Михаил Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 128 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА, ОПТИЧЕСКИЕ И ФОТОИНДУЦИРОВАННЫЕ СВОЙСТВА ФЕРРИТОВ-ГРАНАТОВ
1.1 Кристаллическая структура ферритов-гранатов
1.2 Оптическое поглощение ферритов-гранатов в видимой и
ближней ИК-области спектра
1.3 Фотоиндуцированные явления в ферритах-гранатах
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ФОТОИНДУЦИРОВАННОГО ОПТИЧЕСКОГО ПОГЛОЩЕНИЯ
2.1 Кристаллы и методика приготовления образцов для оптических исследований
2.2 Функциональная схема установки для оптических исследований.
2.3 Методика измерения оптического поглощения
2.4 Методика измерения фотоиндуцированного изменения поглощения
2.5 Спектр фотовоздействия и его интенсивность
ГЛАВА 3. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ И НЕРАВНОВЕСНЫЕ СВЕТОИНДУЦИРОВАННЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ИТТРИЙ-ЖЕЛЕЗИСТЫХ ГРАНАТАХ (ИЖГ)
3.1 Дополнительное светоиндуцированное поглощение в ИЖГ
3.2 Спектральная характеристика светоиндуцированной дестабилизации доменной структуры ИЖГ
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ СПЕКТРА ИНДУЦИРУЮЩЕГО СВЕТА НА ОПТИЧЕСКОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ В ИТТРИЙ-ЖЕЛЕЗИСТЫХ ГРАНАТАХ..
4.1 Спектр поглощения исследуемых кристаллов ИЖГ
4.2 Влияние широкополосного облучения на оптическое поглощение
4.3 Зависимость оптического поглощения от длины волны
индуцирующего света. Спектры фоточувствительности
4.3.1 Спектр фоточувствительности кристалла ИЖГ:8і
4.3.2 Спектр фоточувствительности кристалла ИЖГ(Ва)
ГЛАВА 5. ФОТОИНДУЦИРОВАННЫЕ СПЕКТРЫ ИТТРИЙ-ЖЕЛЕЗИСТЫХ ГРАНАТОВ В ДИАПАЗОНЕ 0.7 - 1.9 мкм
5.1 Фотоиндуцированные спектры ИЖГ. Эксперимент
5.2 Модель и механизм фотоиндуцированного поглощения в ИЖГ
5.2.1 Модель фотоиндуцированного поглощения в ИЖГ:8і
5.2.2 Модель фотоиндуцированного поглощения в ИЖГ(Ва)
5.3 Анализ спектров и параметры фоточувствительных линий
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Термин «фотоиндуцированные явления»-объединяет класс эффектов, возникающих вследствие изменения электрических, оптических, магнитных и других свойств твердого тела под действием электромагнитного излучения. В результате поглощения света вещество переходит из исходного состояния А, в фотоиндуцированное состояние В, характеризуемое определенным временем жизни или необратимое, в зависимости от внешних условий. Фотоиндуцированные эффекты вызывают интерес и как инструмент исследования реальной структуры твердого тела, так и с точки зрения их возможного применения.
К числу соединений, обладающих разнообразными фоточувствительны-ми свойствами, относятся: силлениты [Малиновский В.К., 1990], ферриты-гранаты с различным легированием, халькогенидные шпинели (CdCr2Se4), борат железа FeBCb, EuS и другие соединения [Коваленко В.Ф., 1986].
Интенсивные исследования фотомагнитного эффекта - влияния света на магнитные характеристики, начались после опубликования работы [TealeP.W., 1967], в которой впервые сообщалось об эффекте изменение поля ферромагнитного резонанса при освещении кристалла иттрий-железистого граната. Это вызвало интерес к более детальному изучению влияния света на физические свойства магнитоупорядоченных кристаллов. Вскоре в научной литературе появились сообщения о наблюдаемых фотоиндуцированных изменениях и других магнитных характеристик ферритов-гранатов: магнитной проницаемости и коэрцитивной силы [Enz U., 1968; MetselaarR., 1975], константы кубической анизотропии [Flanders P.J.,1971], магнитной анизотропии и оптического дихроизма [Dillon J. F., 1969; Dillon J. F., 1970], обнаружено влияние света на ЯМР-поглощение Fe57 [Серегин С.В., 1989] и магнитострикцию [Весела-го В.Г., 1990]. Было также показано, что наряду с изменением магнитных характеристик, происходит изменение и немагнитных параметров ИЖГ: наблюдалось изменение коэффициента оптического поглощения [GyorgyE.M., 1971],
1.3 Фотоиндуцированные явления в ферритах - гранатах
Из фотомагнитных кристаллов ферриты-гранаты, в особенности Y3FesOi2 с различными добавками, являются наиболее изученными соединениями к настоящему времени с точки зрения фотомагнитных свойств. Изучение ферритов-гранатов позволило создать общий подход к пониманию механизма фотоиндуцированных эффектов (ФИЭ). Общим условием для всех фотомагнитных явлений является наличие фотоактивных центров, которые способны изменять валентное состояния, концентрацию или координационное положение под действием света [Tucciarone А., 1978]. Фотоактивный центр образован как результат внедрения в ИЖГ иновалентного примесного иона или вакансии и, по-видимому, включает ионы ближайшего окружения. Изменение состояния центра вызывает изменение состояния и ионов ближайшего окружения. Например, в легированном кремнием иттрий-железистом гранате фотоактивный центр образован ионами Si4 -Fe2+ (Fe2+<-AFe3+ ), при легировании кальцием центр образован ионами Ca2l-Fe4+ (Fe3+oFe4+). Если в таких системах поглощение света индуцирует перенос заряда между магнитными ионами, что соответствует эффективному перемещению активных центров в иное положение или изменению их концентрации, то в результате меняются магнитные свойства образца. Однако, возможно, что в результате освещения изменяется валентность немагнитных ионов, в этом случае изменения магнитных характеристик не происходит, однако можно ожидать изменений свойств, зависящих от состояния электронной системы, например электрических и оптических [Yuan S.H., 1988; Pardavi-Horvath М., 1988; GyorgeE.M., 1971].
Все наблюдаемые фотоиндуцированные эффекты (ФИЭ) делятся на два типа: фотоиндуцированные эффекты с изменением симметрии (ФИЭ-I) и фотоиндуцированные эффекты без изменения симметрии (ФИЭ-П). Анизотропные эффекты ФИЭ-1 происходят при освещении поляризованным светом или при освещении неполяризованным светом в анизотропных условиях (например, в магнитном поле, которое создает выделенное направление). ФИЭ-I от-