Анотація до роботи:

Юрченко О.М. Фононні спектри та нелінійно-оптичні властивості монокристалів CdI₂, легованих йодидами 3d-металів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.10 - фізика напівпровідників і діелектриків. – Волинський державний університет ім. Лесі Українки, Луцьк, 2002.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню особливостей кристалічної структури, динаміки ґратки та нелінійно-оптичних властивостей нелегованих і легованих йодидами 3d-металів шаруватих монокристалів CdІ₂. Використовуючи дисперсійні залежності, отримані методом непружнього розсіювання теплових нейтронів, обчислено швидкості звуку для високосиметричних напрямків у ЗБ, проведена кількісна оцінка ступеня анізотропіїї пружних сталих. Показано вплив легування СuI та опромінення світлом із області фундаментального поглинання на хід дисперсійних залежностей.

Нелінійно-оптичні властивості кристалів CdI₂ покращуються при легуванні CuI та NiI₂ Досліджено зміну нелінійно-оптичних властивостей даних кристалів внаслідок впорядкування домішкових центрів. Впорядкування досягалося при взаємодії орієнтуючого магнітного поля і мембранних коливань ґратки з йонами домішки, розміщеними у міжшаровому просторі.

Проведено розрахунки електронного спектра з використанням суперпозиції стартових базових орбіталей, одержаних ПП і ЛКАО методами. Знайдені при цьому хвильові функції використано для розрахунку нелінійно-оптичних сприйнятливостей та їх дисперсії для легованих йодидами 3d-металів шаруватих монокристалів CdІ₂.

1. Методом Бріджмена-Стокбаргера отримано нелеговані і леговані йодидами 3d-металів монокристали 4Н-CdI₂ великих розмірів. Легування не змінює 4Н-політипну модифікацію вирощених монокристалів. Легуючі домішки можуть входити в кристалічну ґратку у вигляді міжвузлових йонів і атомів та йонів заміщення в шарах. При легуванні періоди ґратки змінюються специфічно: при легуванні CuI період ґратки вздовж осі х не змінюється, а вздовж осі z зростає зі збільшенням концентрації легуючого компонента; при легуванні NiI₂ параметр ґратки а майже не змінюється, а параметр с зменшується. На основі рентгеноструктурного аналізу як нелегованих, так і легованих монокристалів CdI₂ встановлено, що підґратка йоду впорядкована, а в катіонній підґратці існують вакансії, частина катіонів розміщується в позиціях (х, 1/2х, z), тобто між потрійними шарами.

1. 2. Використовуючи дисперсійні залежності, отримані методом непруж-нього розсіювання теплових нейтронів, обчислено швидкості звуку вздовж високосиметричних напрямків у першій ЗБ. Відношення швидкості звуку вздовж площини шарів і перпендикулярно до них відображає анізотропію пружних сталих у цих напрямках: у монокристалах CdI₂ це відношення становить 1.1. Легування CuI збільшує міцність звязку і, відповідно, швидкість звуку як в напрямку потрійних шарів, так і в перпендикулярному до них. При концентрації 0.05 мол.% CuI ступінь анізотропії зростає до 1.16, а 0.5 мол. % CuI – зменшується до 1.07. Показано, що опромінення світлом із області фундаментального поглинання зменшує швидкість акустичних фононів у напрямку ГК зони Бріллюена і практично не впливає на швидкість у напрямку ГА.

3.

Встановлено, що нелінійно-оптичні сприйнятливості монокристалів CdI₂, легованих йодидами 3d-металів покращуються, в основному, за рахунок утворення локальних неоднорідностей - [MeI_n]-комплексів, які виникають всередині шарів та між шарами. Особливість кристалічної структури дозволяє плавно змінювати анізотропію хімічних зв`язків, а отже і керувати нелінійно-оптичними властивостями шаруватих монокристалів. Зважаючи на різний характер залежності міцності зв`язків від відстані між атомами, можна плавно змінювати (у порядки разів) відношення сили зв`язку у шарі до сили зв`язку між шарами при введенні у міжшаровий простір кристалів домішкових йонів металів.

4. Встановлено, що нелінійно-оптичні властивості кристалів покращуються внаслідок впорядкування у розміщенні домішкових центрів у міжшаровому просторі кристалів. Впорядкування досягалося при взаємодії орієнтуючого магнітного поля і мембранних коливань (згинних хвиль) ґратки з йонами домішки. Показана необхідність тривалого часу (кількох годин) для встановлення сприятливої дальньої орієнтації домішкових йонів під впливом магнітного поля в міжшарових пустотах внаслідок взаємодії зі згинними хвилями. Встановлено

, що лінійне зростання ефективності ГДГ від величини магнітного поля спостерігається до 0.35 Тл.

Домішкові йони, розміщені у міжшаровому просторі шаруватих кристалів, можна досліджувати при вивченні їх взаємодії з мембранними коливаннями ґратки у зовнішньому електричному або магнітному полях. Ця взаємодія веде до впорядкованого розміщення домішки, внаслідок чого виникають поляризаційні заряди, тобто електро-, термоелектретний і (або) магнітоелектретний стани. Зокрема, під впливом магнітного поля можна створювати залишкову поляризацію внаслідок вишиковування лише парамагнітних домішок.

5. Домішкові йони 3d-металів суттєво впливають на кінетику ГДГ. Легування NiI₂ сповільнює темп наростання сигналу ГДГ, але мало впливає на кінетику спаду. Легування CuI, навпаки, мало впливає на кінетику посилення сигналу ГДГ, але прискорює швидкість його послаблення.

6. На концентраційній залежності показника заломлення звичайного і незвичайного променів у кристалах CdI₂, легованих NiI₂, виявлено дві ізотропні точки, в яких спостерігається інверсія двозаломлення.

7. Проведено обчислення дисперсії нелінійно-оптичних сприйнятливостей монокристалів CdI₂, легованих 3d-металами (Mn, Fe, Cu).