Анотація до роботи:

Жидачевський Я.А. Радіаційно- і термоіндуковані оптичні властивості кристалів YAlO₃ та LiNbO₃. –Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.10 – фізика напівпровідників і діелектриків. Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, 2002.

Дисертація присвячена дослідженню радіаційно- і термоіндукованих змін оптичних властивостей кристалів YAlO₃ (ІАП) та LiNbO₃ (НЛ) номінально чистих, а також легованих іонами рідкісноземельних та перехідних елементів. У дисертації встановлений вплив технологічних факторів одержання кристалів ІАП на процеси формування ростового забарвлення в даних кристалах; досліджено вплив післяростової термічної обробки в різних атмосферах та іонізуючого опромінення (УФ світло, g-кванти, електрони, нейтрони) на оптичні властивості кристалів ІАП та НЛ; досліджено короткоживуче при кімнатній температурі індуковане поглинання кристалів ІАП; встановлені механізми перезарядки іонів марганцю в кристалі ІАП, що відповідальні за фотохромні властивості даного кристалу; досліджено роль домішкових іонів рідкісноземельних та перехідних елементів в радіаційно- і термоіндукованих процесах в кристалах ІАП та НЛ.

1. Проведене комплексне дослідження природи ростового та індукованого забарвлення кристалів ІАП та ІАП, легованих іонами РЗЕ. Показано, що ростове забарвлення свіжовирощених кристалів ІАП зумовлене як відхиленням складу кристалу від стехіометричного (R=Y₂O₃/Al₂O₃>1), так і наявністю неконтрольованих домішкових іонів групи заліза та неізовалентних іонів при концентраціях 10^-3-10^-2 ваг.%.

2. Під дією зовнішніх впливів (температурна обробка, опромінення УФ світлом, g-квантами, електронами та нейтронами) в кристалах ІАП та НЛ відбувається перезарядка ростових дефектів, що присутні в кристалах. При нейтронному опроміненні ефективне утворення радіаційних дефектів зміщення головним чином в кисневій підгратці відбувається при флюенсах опромінення >10¹⁷ см^-2.

3. Показано, що область стабільного поглинання 48000-16000 см^-1, індукованого в кристалах ІАП зовнішніми впливами, можна умовно розділити на три області: 48000-36000 см^-1, 36000-27000 см^-1 та 27000-16000 см^-1. Поглинання в області 48000-36000 см^-1 пов’язується з процесами переносу заряду О^2-Fe³⁺. Поглинання в області 36000-27000 см^-1 пов’язується з фотоіонізацією іонів Fe²⁺ а також з поглинанням комплексних центрів [Me²⁺О^-] (Ме=Ca, Mg). Поглинання в області 27000-16000 см^-1 пов’язується з фотоіонізацією F-центрів.

4. Досліджено роль домішкових іонів в процесах утворення ростового та індукованого забарвлення кристалів ІАП. Показано, що іони РЗЕ не відіграють відчутної ролі в процесах забарвлення кристалів ІАП. В кристалах, легованих цими іонами, спостерігаються ті ж самі ростові та індуковані ЦЗ, що є характерними для кристалу ІАП. Іони перехідних металів із змінною валентністю (Fe, Cr та Mn), приймаючи участь в процесах перезарядки під дією зовнішніх впливів, відіграють значну роль в процесах забарвлення кристалів. Іони Сe суттєво зменшують поглинання, індуковане зовнішніми впливами. Двохвалентні домішкові іони із стабільною валентністю (Ca, Mg) суттєво впливають на дефектну підсистему кристалу шляхом утворення нових ростових ЦЗ (зокрема центрів [Me²⁺О^-]), які також можуть приймати участь в процесах перезарядки під дією зовнішніх впливів.

5. Досліджено короткоживуче при кімнатній температурі поглинання кристалів ІАП з максимумом в околі 15000 см^-1. Показано, що причиною виникнення короткоживучого поглинання є іонізація точкових дефектів, що поглинають в області 36000-27000 см^-1. Передбачається, що за короткоживуче поглинання в околі 15000 см^-1 відповідальні як електронні F⁺-центри, так і автолокалізовані дірки (центри О^-). Визначені енергії термічної активації короткоживучих центрів в кристалі ІАП, які руйнуються в діапазоні температур 10-340 К.

6. Встановлено механізми перезарядки іонів марганцю, що відповідальні за фотохромні властивості кристалів ІАП-Mn. Показано, що під дією зовнішніх впливів (іонізуюче опромінення та відпал опроміненого кристалу) відбувається перезарядка іонів марганцю за схемами: та +«+. Під дією опромінення дані реакції відбуваються зліва на право, а в результаті відпалу опроміненого кристалу реакції відбуваються в оберненому напрямку. Визначені енергії термічної активації процесів FV_O+2e^- та +e^- в кристалах ІАП-Mn.

7. Досліджено роль домішкових іонів в процесах забарвлення кристалів НЛ під дією зовнішніх впливів. Показано, що іони РЗЕ сприяють збільшенню величини індукованого поглинання в області 30000-15000 см^-1 за рахунок збільшення концентрації ЦЗ, характерних для кристалу НЛ. Легування магнієм значно зменшує індуковане поглинання в області 30000-17000 см^-1 як в номінально чистих кристалах НЛ, так і в кристалах, легованих іонами РЗЕ. На прикладі кристалів НЛ-Cu показано, що домішкові іони перехідних металів, приймаючи участь в процесах перезарядки під дією зовнішніх впливів, суттєво впливають на процеси забарвлення кристалів НЛ.