Взаимодействие акустических волн и лазерных пучков с индуцированными решетками и доменными структурами в сегнетополупроводниковых кристаллах ниобата лития

• Автор: Калимуллин, Рустем Ирекович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 245 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Перечень сокращений
Список основных обозначений
Введение
Глава 1 Особенности физических свойств сегнето-пьезополупроводниковых оксидных кристаллов, содержащих микро-и наноразмерные периодические структуры
1.1 Введение
1.2 Фононные кристаллы
1.3 Применение оксидных сегнетоэлектриков в линейной и нелинейной оптике и акустике
1.4 Фотоиндуцированные эффекты в сегнетоэлектриках-полупроводниках, обладающих сильным пьезоэлектрическим эффектом
1.5 Формирование и закрепление фотоиндуцированных решеток
1.6 Физические свойства материалов с доменными структурами
1.7 Формирование и закрепление сегнетоэлектрических доменов в электрических полях
1.7.1 Формирование доменов во внутренних полях
1.7.2 Формирование доменов во внешних полях
1.8 Выводы
Глава 2 Разработка оптоакустического и лазерного способов
формирования доменных структур
2.1 Введение
2.2 Оптоакустический способ формирования доменов
2.2.1 Методика эксперимента
2.2.2 Полученные результаты
2.3 Феноменологическая модель оптоакустического способа
формирования доменной структуры

2.4 Лазерные способы формирования доменных структур
2.5 Выводы
Глава 3 Физические особенности слоев и доменов в
фотоиндуцированных решетках и периодических доменных структурах
3.1 Введение
3.2 Фото индуцированные решетки
3.2.1 Современное состояние исследований фотоиндуцированных решеток
3.2.2 Исследование фотоиндуцированных эффектов оптическим методом
3.2.3 Комплексное исследование фотоиндуцированных эффектов оптическим и акустическим методами
3.3 Периодические доменные структуры
3.3.1 Современное состояние исследований особенностей доменных границ и приграничных областей в сегнетоэлектриках
3.3.2 Изучение влияния концентраций примесных ионов на процессы образования доменов в ниобате лития
3.3.3 Комплексное изучение структур доменов и доменных границ оптическими и акустическими методами
3.4 Микроскопическая модель формирования фотоиндуцированных решеток и доменных структур
3.5 Выводы
Глава 4 Взаимодействие акустических волн с периодическими
структурами
4.1 Распространение акустических волн через фотоиндуцированные решетки
4.1.1 Введение

4.1.2 Исследование частотного спектра акустических волн, распространяющихся через индуцированные решетки
4.2 Распространение акустических волн через доменные структуры..
4.2.1 Отражение и преломление волн на доменных структурах
4.2.2 Исследование частотного спектра акустических волн, распространяющихся через доменные структуры
4.3 Физическая модель фононного кристалла для сегнетоэлектрика
с периодической доменной структурой
4.4 Перестраиваемые акустические резонаторы на фотоиндуцированной решетке и ПДС в ниобате лития
4.5 Выводы
Глава 5 Генерация акустических колебаний на периодических
доменных структурах и фотоиндуцированных решетках
5.1 Генерация акустических колебаний в поле электрической волны
5.2 Лазерная генерация акустических колебаний на фотоиндуцированных решетках и периодических доменных структурах
5.2.1 Введение
5.2.2 Эксперименты по импульсной лазерной генерации акустических колебаний в ниобате лития
5.3 Физические механизмы лазерной генерации
5.4 Лазерный способ возбуждения акустических волн - основа для создания оптоакустических преобразователей и ультразвуковых генераторов
5.5 Выводы
Глава 6 Акустические нелинейные эффекты на периодических
структурах
6.1 Генерация второй гармоники
6.1.1 Введение

С другой стороны, вследствие сильного пьезоэлектрического эффекта возникает изменение скорости акустических волн, впервые обнаруженное при лазерном облучении кристалла ниобата лития [75]. Максимальное относительное изменение скорости может достигать значений 10'4-5-10'4. Именно кристалл ЬПМЪОз послужил основой для дальнейших экспериментов по изучению взаимодействия акустических волн с периодическими регулярными структурами.
Основными характеристиками фоторефрактивного эффекта можно считать следующие.
1. ФРЭ наблюдался во всем видимом оптическом диапазоне (0,3-0,8 мкм) и даже в ближайшем инфракрасном диапазоне для ряда кристаллов [62, 73, 74].
2. В беспримесных (номинально чистых) кристаллах, в которых
од 24 ^
концентрация примесных ионов не превышает 10 -10" м , значения фотоиндуцированного изменения показателя преломления Ап не превышают 10'5-10'4, что соответствует значениям фотоиндуцированных полей Ес/ ~ 105-106 В/м. Максимум в значениях Ап и Еа наблюдается в диапазоне длин волн облучения 500-800 нм, что объясняется фотовозбуждением близко расположенных ко дну зоны проводимости структурных центров [77]. Для ниобата лития такими центрами являются ионы ниобия, замещающие ионы лития ОЧЬи) (рисунок 1.2). Ионы №>4* являются донорами для электронов, а ионы N6^ -их акцепторами.
3. Еще в первых работах по фотоиндуцированным решеткам [62] было отмечено значительное, в несколько раз, увеличение напряженности фотоиндуцированных полей при допировании сегнетоэлектрических оксидных кристаллов рядом ионов с переменной валентностью; в одном из состояний эти ионы является ян-теллеровскими ионами. В частности, к таковым относятся ионы Ре2+, Си+, Мп3+, Сг2+. При общей концентрации