Процессы переноса заряда и оптическое выстраивание аксиальных дефектов в виртуальных сегнетоэлектриках

• Автор: Бурсиан, Виктор Эрикович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Оглавление
Введение
Основные положения, выносимые на защиту
1. Процессы переноса заряда в виртуальных сегнетоэлектриках (обзор литературы)
1.1. Виртуальные сегнетоэлектрики
1.1.1. Таиталат калия
1.1.2. Титанат стронция
1.1.3. Сегнетоэлектрик Бг1_хСахТЮз
1.2. Переходы примесь-зона. Уровни амбивалентных примесей в запретной зоне виртуальных сегнетоэлектриков
1.2.1. Редуцирование расстояний между уровнями разных
зарядовых состояний в виртуальных сегнетоэлектриках
1.2.2. Термодинамический цикл Борна-Хабера и дробные
обозначения примесных уровней
1.3. Дефекты, связанные с примесью железа в КТа03
V. / щ
1.4. Примесь хрома в ЭгТЮз
1.4.1. Парамагнитные дефекты в БгТЮз
1.4.2. Монодоменизация образцов
1.4.3. ЭПР Сг3+ кубической симметрии
1.4.4. ЭПР Сг5+ тетрагональной симметрии
1.4.5. Фотолюминесценция С/+
1.5. Оптическое выстраивание аксиальных дефектов в диэлектриках
1.5.1. Два механизма выстраивания
1.5.2. Выстраивание центров Бе3+к-0-х в КТаОз
2. Методика эксперимента
2.1. Образцы
2.2. ЭПР и фото-ЭПР
2.2.1. Освещение образцов
2.2.2. Особенности наблюдения ЭПР в виртуальном сегнетоэлектрике
2.3. Фотолюминесценция и фотопроводимость

2.3. Фотолюминесценция и фотопроводимость
2.4. Автоматизация эксперимента
2.5. Расчёты
2.5.1. Выделение слабого сигнала методом специальной цифровой фильтрации
3. Перезарядка аксиальных центров железа в танталате калия
3.1. Новые данные по спектроскопии ЭПР дефектов, связанных с примесью железа
3.1.1. Новый спектр ЭПР некрамерсова иона железа
Угловая зависимость линий тонкой структуры
Суперсверхтонкая структура
Проявление особенностей наблюдения ЭПР в виртуальном
сегнетоэлектрике
Интерпретация нового спектра
3.1.2. Суперсверхтонкая структура в спектре кубического центра
РеЗ + в узле Та
3.1.3. Обнаружение суперсверхтонкой структуры в спектрах тетрагональных центров Ре3 Та - Уо и 'Ре 4/2"
3.2. Перезарядка центров железа при окислении-восстановлении образцов
3.2.1. Сравнительные данные о наличии исследуемых центров в образцах, подвергнутых окислительному или
восстановительному отжигу
3.2.2. Продолжение дискуссии о структуре центров
О возможной структуре центра "Ре 4/2"
Структура центра железа со спином
3.2.3. Качественная схема примесных уровней в запретной зоне
танталата калия с железом
3.3. Оптическая перезарядка
3.3.1. Кинетика перезарядки и независимость стационарных концентраций! от интенсивности света
3.3.2. Адиабатическое приближение в описании кинетики
перезарядки
Наивный подход
Достоинства и недостатки таких уравнений
Правильные уравнения
Адиабатическое приближение
3.3.3. Спектральные зависимости стационарных концентраций
3.3.4. Совпадение спектральных порогов для двух разных центров

3.4. Резюме
4. Выстраивание аксиальных центров поляризованным светом
4.1. Стационарное выстраивание центров Ре3+к-0( и Fe4+a-Vo поляризованным светом
4.2. Временные зависимости процессов перезарядки поляризованным светом
4.2.1. Кинетика выстраивания 1(ентров Ке4+Та-Уо создающим их, поляризованным синим светом
4.2.2. Кинетика выстраивания центров Ре4+Та- Уо разрушающим
их, поляризованным красным светом
4.2.3. Изотропное разрушение центров Ке3+к - ()1 поляризованным красным светом
4.2.4. Кинетика выстраивания центров FeJ+к:~01 создающим их, поляризованным синим светом. Изменение знака выстраивания
4.3. Общая схема уровней и кинетические уравнения перезарядки
4.4. Оптическое поглощение и фотопроводимость
4.5. Резюме
5. Процессы переноса заряда с участием иона хрома в титанате стронция
5.1. ЭПР и люминесценция ионов Сг3+
5.2. Фотоперезарядка ионов хрома. Фото-ЭПР
5.3. Спектр возбуждения фотолюминесценции Сг3+
5.4. Спектр возбуждения фототока
5.5. Кинетика К-люминесценции Сг3+
5.5.1. Кинетика нарастания люминесценции
5.5.2. Кинетика после выключения возбуждения
5.5.3. Спектры возбуждения "хвостов" фосфоресценции иИК-стимупированных "всплесков"
5.5.4. Кинетика Я—люминесценции Сг3' в 8г1хСах7Ю3
5.6. Схема уровней и рекомбинационный механизм возбуждения люминесценции
5.7. Кинетика фототока

2.3. Фотолюминесценция и фотопроводимость
Установка на базе оптического спектрометра ДФС24 позволяла одновременно регистрировать фолюминесценцию и фоготок. Здесь применялся наливной оптический криостат с азотом или гелием под откачкой и с высоковольтными вводами для приложения электрического напряжения к образцу. Подробнее см. в [58].
Для измерений фотопроводимости использовались вакуумно напылённые на (100) грани медные электроды, а также серебряная паста. Тип используемых электродов не оказывал заметного влияния на характер результатов исследований.
2.4. Автоматизация эксперимента
Необходимым средством достижения цели и предметом особой гордости автора является программа SOS (Spectra Operating System), которая фактически воплощает оригинальную идеологию автоматизации эксперимента на базе компьютеров IBM PC. Программа создана в 1990 году и с тех пор внедрена на 6 установках в отделе оптики твердого тела ФТИ, на 2 установках в Университете Джорджии (США) и на 2 установках в Университете Марселя (Франция).
Модульное построение программы и наличие универсального ядра позволило адаптировать ее для управления столь разными приборами как ЭПР-спектрометр (Radiopan SE/X 2544), оптические спектрометры (ДФС12, ДФС24, МДР), для термостабилизации. Сопряжение компьютера с устройствами осуществлялось через крейты и блоки КАМАК, через промышленные и самостоятельно разработанные платы стандарта ISA, через последовательный порт.
Программа использовалась (и используется) для получения, хранения и обработки спектров и кинетики электронного парамагнитного резонанса, люминесценции, фототока, оптического поглощения, измерения нелинейных оптических свойств (методом "Z-scan") и других.
В адаптации программы к разным методикам и приборам активное участие принимали Д. К. Нельсон, С. А. Басун и А. Кулинкин. Д. К. Нельсон, кроме того,