Лазерная модификация гелей и гибридных материалов на основе оксида титана

• Автор: Кузнецов, Арсений Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 199 с. : ил.

ГЛАВА I: ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Материалы на основе оксида титана
V 1.1.1 Кристаллы ТЮ2
1.1.2 Коллоидные растворы и гели
1.1.3. Гибридные органо-неорганическиематериалы
1.2. Воздействие УФ и гамма - излучения на материалы на основе оксида титана
1.2.1. Коллоидные растворы
1.2.1-1. Введение
1.2.1-2. Изменение спектров поглощения коллоидных растворов окисида титана под воздействием излучения
1.2.1-2а. Изменение спектров поглощения под воздействием УФ излучения
1.2.1-26. Изменение спектров поглощения под воздействием у излучения
1.2.1-2в. Изменения спектров поглощения и ЭПР спектров, индуцированные электрохимическим путем
1.2.1 -3. Кинетика фотоиндуцированных зарядов
1.2.1-4. ЭПР спектры облученных ТЮ2 коллоидов
1.2.1-5. Квантовый выход УФ-индуцированного разделения зарядов
1.2.1 -6. Использование ТЮ. для изготовления солнечных батарей
1.2.1-7. Заключение
1.2.2. Порошки
1.2.3. Монокристаллы
1.2.3-1 .Дефекты
1.2.3-2. Поляроны
ф 1.2.4. Гели
I.2.5. Гибридные материалы
1.3. Модификация прозрачных сред фемтосекундными лазерами
ГЛАВА II: ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА
II. 1. Эксперименты с использованием наносекундного лазера
И. 1. Эксперименты с использованием фемтосекундного лазера
П.З. Приготовление образцов
ИЗ. 1. Приготовление гелевых образцов
II.3.2. Приготовление гибридных образцов
П.4. Измерения сечения поглощения УФ-индуцированных Т13+ центров в гелях и гибридных материалах
ГЛАВА III: МОДИФИКАЦИЯ ГЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ТИТАНА УФ ЛАЗЕРОМ
III. 1. УФ-индуцированное потемнение титаноксидных гелей
III. 1.1. Введение
^ III. 1.2. УФ-видимые-ИК спектры
III. 1.3. ЭПР спектры П3* центров
III. 1.4. Заключение
Ш.2. Кинетика Т13+ центров в титаноксидных гелях
111.2.1. Введение
111.2.2. УФ-индуцированное создание П* центров
1112.3. Релаксация И3* центров
III. 2.4. Индуцированное лазером уничтожение Л33 центров
Ш.2.5. Теоретическая модель УФ-индуцированной кинетики Л3* центров в титаноксидных гелях.

1112.6. Заключение
Ш.З Химическая активность фотоиндуцированных и3+ центров в титаноксидных гелях
111.3.1. Введение
111.3.2. Кинетика индуцированного лазером видимого и УФ поглощения гелей с ИК03
111.3.3. Теоретическая модель кинетики П3* центров в гелях сНИОз
111.3.4. Заключение
ГЛАВА IV : МОДИФИКАЦИЯ ГИБРИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНОКСИДНЫХ ГЕЛЕЙ УФ ЛАЗЕРОМ
IV. 1. Введение
1У.2. Спектры поглощения гибридных образцов
1У.З. Спектры поглощения и ЭПР спектры уф облученных гибридных образцов
1У.4. УФ-ИПДУЦИРОВАННАЯ КИНЕТИКА Т13+центров в гибридных материалах

1У.5. Релаксация Т13+ центров в гибридных образцах
1У.6. Индуцированное лазером уничтожение Т13+ центров в гибридных материалах
IV.7. Заключение
ГЛАВА V : МОДИФИКАЦИЯ ГЕЛЕЙ И ГИБРИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ТИТАНА ФЕМТОСЕКУНДНЫМИ ЛАЗЕРАМИ
V. 1. Модификация титаноксидных гелей мощным фемтосекундным лазером
V. 1.1. Введение
V. 1.2. Генерация 7У3+ центров в титаноксидных гелях под воздействием излучения мощного
фемтосекундного титан-сапфирового лазера
У.1.3. Генерация 773+ центров за счет мягкой плазмы
У.1.4. Генерация 7У3+ центров за счет суперконтинуума
V.1.5. Заключение
V.2 Лазерное микроструктурирование гибридных материалов на основе тита! юксидных гелей
ГЛАВА VI: ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ РАССМОТРЕНИЕ МОДИФИКАЦИИ ПРОЗРАЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ФЕМТОСЕКУНДНЫМИ ЛАЗЕРАМИ
VI. 1. Введение
У1.2. Модели
VI.2.1. Модель многофотонной модификации
У1.2.2. Модель модификации через образование свободных электронов
У1.3. Анализ уравнения Фоккера-Планка
У1.4. Лазерная модификация прозрачных диэлектриков одиночным фемтосекундным
импульсом
У1.5. Лазерная модификация прозрачных диэлектриков последовательностью
фемтосекундных импульсов
У1.5.1. Уравнение Фоккера-Планка в присутствии электронных ловуи1ек
У1.5.2. Лазерная модификация прозрачных материалов, содержащих электронные ловушки
У1.6. Заключение
У1.7. Приложение
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ
может быть поляронной природы, была поддержана во многих более поздних работах (см., к примеру, [101-105]).
1.2.4. /ели.
УФ облучение аморфных золь-гель пленок оксида титана может привести к их кристаллизации. Van de Leest R.E. в 1995 году показал [106], что тонкие гелевые пленки на основе гидролизованных алкоксикомпонент, таких как TEOTi (тетраэтилортотитанат) и TEOS (тетраэтилортосиликат), могут быть отожжены при низкой температуре (Т ~ 100 С) под воздействием УФ света (к < 200 нм). Автор утверждает, что реакции конденсации гидроксильных групп ускоряются УФ излучением (УФ облучение приводит к образованию гидроксильных радикалов), что приводит к разложению гелевых пленок на маленькие фрагменты. УФ излучение провоцирует гетерогенные реакции конденсации, что позволяет осуществлять синтез новых материалов. Также утверждается, что, варьируя молекулы прекурсора, возможно создание как пористых, так и монолитных пленок под воздействием УФ излучения.
В более поздних работах Hirashima Н. и др. [107, 108] исследовали структурные изменения неорганических оксидных золь-гель пленок, стимулированные УФ облучением. Высушенные пленки ТЮ2, а также Nb2C>5, Ta2Os, БгТЮз и Pb(ZrxTii.x)03, кристаллизовались под воздействием лазерного излучения. С другой стороны, никаких изменений не наблюдалось в облученных пленках ВаТЮз, LiNbC>3 и ЫТаОз, несмотря на существенное поглощение лазерного пучка внутри образцов. УФ облучение пленок ТЮ2 приводило к формированию рутила, притом что кальцинирование этих пленок формировало анатазу. Авторы предположили, что кристаллизация пленок сопровождается фотохимическими реакциями.
В недавних работах группы Яна Бойда (Ian W. Boyd: [109]) авторы продемонстрировали низкотемпературное (300°С) приготовление одно- и многослойных пленок ТЮ2 путем нового фотоиндуцированного золь-гель процесса, используя эксимерную лампу с центральной длиной волны 172 нм. При помощи ИК спектроскопии авторы показали, что в этом процессе все ОН группы исчезают при температуре 300°С. Полученные пленки были хорошего оптического качества с прозрачностью 85-^90% в видимом диапазоне. Этот же метод был применен для формирования пленок Si02 и Та2С>5 допированных ТЮ2 [110, 111].
Единственное до этой диссертационной работы исследование, посвященное УФ облучению монолитных гелей на основе оксида титана, представлено в работе [112].