Задорожна Анна Володимирівна. Пружнооптичні та пружні властивості кристалів Cs2XY4 (X=Hg, Cd; Y=Cl, Br) та NH4HSeO4: дисертація канд. фіз.-мат. наук: 01.04.05 / Інститут фізичної оптики. - Л., 2003. - Бібліогр.: с. 13.
Анотація до роботи:
Задорожна А.В. Пружнооптичні та пружні властивості кристалів Cs2XY4 (X=Hg, Cd; Y=Cl, Br) та NH4HSeO4. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.05 - оптика, лазерна фізика. - Інститут фізичної оптики Міністерства освіти і науки України, Львів, 2003.
Дисертація присвячена дослідженню оптичних та пружних властивостей, діаграм стану представників неспівмірних структур двох типів - кристалів Cs2XY4 (X=Hg, Cd; Y=Cl, Br) та NH4HSeO4.
Проведено п’єзооптичні дослідження кристалів Cs2HgCl4 та визначено їх фотопружні коефіцієнти. Здійснено оцінку акустооптичних параметрів кристалів Cs2XY4. Показано, що ефективною в них є ізотропна дифракція світла. Виявлено, що кристали Cs2HgCl4 характеризуються широкою областю прозорості. Розглянуто можливість практичного використання кристалів Cs2XY4 в акустооптиці.
Проведено дослідження комплексної поведінки пружних властивостей кристалів Cs2XY4 (X=Hg, Cd; Y=Cl, Br) в широкій області температур, включаючи область неспівмірних фазових переходів та дано феноменологічне пояснення цієї поведінки. Досліджено фазові діаграми “тиск-температура” кристалів NH4HSeO4 та Cs2HgCl4. Для кристалів NH4HSeO4 розроблено нову модель діаграми стану. На фазовій діаграмі кристалів Cs2HgCl4 виявлено звуження власної сегнетоеластичної фази та передбачено існування потрійної точки, в якій ця фаза зникає. Показано, що прямий фазовий перехід парафаза – власна сегнетоеластична фаза ініціюється пониженням нахилу гілки акустичної моди в результаті її взаємодії з м’якою оптичною модою.
Дисертаційна робота прикладного та фундаментального характеру, присвячена вивченню пружнооптичних, акустооптичних та пружних властивостей кристалів Cs2XY4 (X=Hg, Cd; Y=Cl, Br) та NH4HSeO4. Досліджено оптичні (показник заломлення, спектр поглинання), фотопружні, акустооптичні (коефіцієнт акустооптичної якості, акустична розбіжність), пружні (модулі пружної жорсткості та податливості), акустичні (швидкості ультразвукових хвиль) параметри кристалів Cs2XY4. Практичне значення представлених результатів полягає в можливості використання вказаних кристалів як нових високоефективних акустооптичних матеріалів. Зокрема, в кристалах Cs2HgCl4 виявлено рекордні значення параметру акустооптичної якості серед відомих на сьогодні оптично двовісних акустооптичних кристалічних матеріалів. Наукове значення результатів роботи полягає в з’ясуванні природи пружнооптичної взаємодії, експериментальному дослідженні та феноменологічному аналізі температурної поведінки пружних властивостей, фазових діаграм кристалів Cs2XY4 та NH4HSeO4.
1. Використовуючи інтерферометр Маха-Цендера, вперше експериментально визначено всі компоненти матриці абсолютних п’єзооптичних коефіцієнтів pkj та матриці п’єзооптичних коефіцієнтів індукованого двозаломлення p*ij кристалів Cs2HgCl4. Порівняння п’єзооптичних коефіцієнтів індукованого двозаломлення, отриманих на основі поляризаційно-оптичного та інтерферометричного методів, підтверджує достовірність отриманих результатів.
2. Виявлено, що кристали Cs2XY4 (X=Hg, Cd; Y=Cl, Br) характеризуються малими значеннями кута відхилення вектора потоку енергії від напрямку поширення ультразвукових хвиль, що є важливим при конструюванні акустооптичних комірок. На основі спектральних досліджень виявлено широку область прозорості кристалів Cs2HgCl4 (320-20000 нм), що дає можливість для їх використання в ультрафіолетовій, видимій та інфрачервоній областях спектру.
3. Використовуючи отримані в роботі результати рефрактометричних, п’єзооптичних та пружних досліджень, вперше розраховано матрицю пружнооптичних коефіцієнтів та проведено оцінку коефіцієнтів акустооптичної якості кристалів Cs2HgCl4 для випадків ізотропної та анізотропної дифракції світла. Показано, що вказані кристали є перспективним акустооптичним матеріалом (для кількох геометрій акустооптичної взаємодії M2 ~ 10-13 с3/кг).
4. Досліджено температурну поведінку пружних властивостей кристалів Cs2XY4 (X=Hg, Cd; Y=Cl, Br) в області неспівмірних фазових переходів та полікритичних точок (Р-Т діаграми). Показано, що температурна поведінка пружних властивостей в околі фазового переходу пов’язана із взаємодією ультразвукових хвиль з амплітудоном, фазоном та м’якою модою. В силу існуючих зв’язків між пружними та фотопружними характеристиками, відповідні механізми є також актуальними для аналізу поведінки фотопружних коефіцієнтів. Експериментально спостережене виразне пом’якшення пружних констант Cij (i,j=1-3) в області переходу парафазанеспівмірна фаза обумовлено флуктуаціями параметра порядку. В рамках феноменологічної моделі показано, що критичне пониження оптичної гілки B3g (k=0) спричиняє зменшення нахилу поперечної акустичної гілки тої ж самої симетрії TAZ (qY » 0). Сегнетоеластичний перехід в кристалах Cs2HgCl4,таким чином, є безпосередньо пов’язаний із нестабільністю на акустичних фононах при k0 (але k0). Потрійна точка Ліфшиця (Tk~220 К, Pk ~ 140 МПа) виникає за умови одночасної конденсації оптичного та акустичного фононів. Як наслідок, в околі сегнетоеластичного фазового переходу та потрійної точки Ліфшиця очікується критичне сповільнення швидкостей поперечних акустичних фононів V4 ([010], [001]), що добре узгоджується із експериментом.
5. Досліджено фазову діаграму Р-Т кристалів NH4HSeO4 та запропоновано феноменологічну модель для її опису. Показано, що звуження неспівмірної фази пов’язується із критичною баричною поведінкою коефіцієнта при квадратичному градієнтному члені параметра порядку в розкладі вільної енергії. В цьому випадку фазова діаграма характеризується гіпотетичною точкою Ліфшиця.
Публікації автора:
Kityk A.V., Vlokh O.G., Zadorozhna A.V., Czapla Z. On the pressure-temperature phase diagram of NH4HSeO4 crystal: acoustical treatment // Ferroelectrics Letters. - 1994. - Vol. 17. - P. 1 - 4.
Kityk A.V., Zadorozhna A.V., Shchur Ya.I., Martynyuk-Lototska I.Yu., Burak Ya., Vlokh O.G. Elastic Properties of Cs2HgBr4 and Cs2CdBr4 Crystals // Aust. J. Phys. - 1998. - Vol. 51. - P. 943-957.
Kityk A.V., Zadorozhna A.V., Shchur Ya.I., Martynyuk-Lototska I.Yu., Vlokh O.G. Lattice Instability of Cs2HgCl4 Crystals I. Elastic Properties // Phys. Stat. Sol.(b). - 1998. - Vol. 210. - P. 35-45.
Kityk A.V., Shchur Ya.I., Zadorozhna A.V., Trach I.B., Girnyk I.S., Martynyuk-Lototska I.Yu., Vlokh O.G. Pressure-induced ferroelastic instability and lattice dynamics of Cs2HgCl4 crystals within the semiempirical rigid-ion model // Phys. Rev. B. - 1998. - Vol. 58, N5. - P. 2505-2512.
Kityk A.V., Shchur Ya.I., Zadorozhna A.V., Trach I.B., Girnyk I.S., Martynyuk-Lototska I.Yu., Vlokh O.G. Lattice Instability of Cs2HgCl4 Crystals II. Ferroelastic Instability and Lattice Dynamics within the Semiempirical Rigid-Ion Model // Phys. Stat.Sol. (b). - 1999. - Vol. 211. - P. 631-640.
Kaidan M.V., Zadorozhna A.V., Andrushchak A.S., Kityk A.V. Photoelastic and acousto-optical properties of Cs2HgCl4 crystals // Applied Optics. - 2002 - Vol. 41, N25. - P. 5341-5345.
Kaidan M.V., Zadorozhna A.V., Andrushchak A.S., Kityk A.V. Cs2HgCl4 crystal as a new material for acoustooptical applications // Optical Materials. - 2003. - Vol. 22. - P. 263-268.
Kityk A.V., Shchur Ya.I., Vlokh O.G., Zadorozhna A.V., Tratch I.B., Girnyk I.S., Martynyuk-Lototska I.Yu. Ferroelastic instability and lattice dynamics of Cs2HgCl4 crystals in a framework of the rigid-ion model // Abstracts of IV Ukrainian-Polish Meeting on Phase Transitions and Ferroelectric Physics. – Dniepropetrovsk (Ukraine). - June 15-19. - 1998. - P. 18.
Кітик А., Задорожна А., Сидорик І., Мартинюк-Лотоцька І., Андрущак А., Влох О. Пружні та пружнооптичні властивості неспівмірних кристалів Cs2HgCl4, Cs2HgBr4 та Cs2CdBr4 // Тези Першої Української Школи-Семінару з Фізики Сегнетоелектриків та Споріднених Матеріалів (УШФС-1). - Львів. - 26-28 серпня, 1999. - С. 69.
Kityk A.V., Zadorozhna A.V. The phenomenological analysis of the phase diagrams of incommensurate dielectrics I: triple points or artifact? // Abstracts of 9th European Meeting on Ferroelectricity (EMF-9). - Praha (Czech Republic). - July 12-16, 1999. - P. 84.
Kityk A.V., Zadorozhna A.V., Sydoryk I.V., Martynyuk-Lototska I.Yu., Andrushchak A.S., Vlokh O.G. Elastic and elastooptic properties of incommensurate Cs2HgCl4 crystals // Abstracts of the 9th European Meeting on Ferroelectricity. - Praha (Czech Republic). - July 12-16, 1999. - P. 92.
Kaidan M., Mys O., Zadorozhna A., Andrushchak A., Kityk A., Vlokh O. Piezo-, elasto- and acoustooptic properties of incommensurate Cs2HgCl4 crystals // Abstracts of Nato Advanced Research Workshop on Modern Aspects of Ferroelectricity and Open Ukrainian-French Meeting on Ferroelectricity. – Kiev (Ukraine). - May 6-11, 2000.
Kaidan M.V., Mys O.G., Zadorozhna A.V., Andrushchak A.S., Kityk A.V., Vlokh O.G. Photoelastic and acoustooptical properties of Cs2HgCl4 crystals // Abstracts of the 10-th International Meeting on Ferroelectricity. - Madrid (Spain). - September 3-7, 2001. - P. 261.
Zadorozhna A.V., Kaidan M.V., Andrushchak A.S., Kityk A.V., Vlokh O.G. Cs2HgCl4 crystals as perspective acoustooptical material // Abstracts of International Meeting on Parametric Optics (PARAOPT-2001). – Lviv (Ukraine). – September 17-19, 2001. - P. 76.
Zadorozhna A.V., Kaidan M.V., Andrushchak A.S., Kityk A.V., Vlokh O.G. Elastic and acoustooptical properties of Cs2HgCl4 crystals // Abstracts of International Conference on Problems of Interaction of Radiation with Matter. - Gomel (Belarus). -30 October- 1 November, 2001. - P. 117-119.
Zadorozhna A.V., Kityk A.V. Cs2HgCl4 as a new material for acoustooptical applications: optical absorption and refractive indices // Abstracts of VI Ukrainian-Polish and II East-European Meeting on Ferroelectrics Physics (UPEMFP’ 2002). - Uzhgorod-Synjak (Ukraine). – September 6-10, 2002. - P. 62.