научная статья по теме АНИЗОТРОПИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В КРИСТАЛЛАХ TL1 - XAGXGASE2 (0 X 0.025) Физика

Текст научной статьи на тему «АНИЗОТРОПИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В КРИСТАЛЛАХ TL1 - XAGXGASE2 (0 X 0.025)»

ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ, 2015, том 79, № 6, с. 845-847

УДК 535.555

АНИЗОТРОПИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В КРИСТАЛЛАХ Tl^ JCAgJCGaSe2 (0 < х < 0.025) © 2015 г. А. Х. Матиев1, А. В. Янарсаев2, Р. Т. Успажиев2, Р. М. Евтеева2

E-mail: matiyev-akhmet@yandex.ru

Изучена анизотропия показателя преломления и электрооптический эффект в кристаллах Tlj _ xAgxGaSe2 (0 < x < 0.025). Показано, что показатели преломления растут при приближении к собственной полосе поглощения. Установлено, что когда свет и внешнее электрическое поле направлены вдоль выделенной кристаллографической оси с, то электрооптический эффект является квадратичным; если же поле перпендикулярно оси с, а свет направлен вдоль нее, то электрооптический эффект — линейный.

DOI: 10.7868/S036767651506023X

Известно, что соединение ТЮа8е2 кристаллизуется в моноклинной решетке, но имеет особенности а = Ь (для моноклинной сингонии а Ф Ь) и угол в мало отличается от 90° [1]. Монокристаллы Т^ _ хЛ§х0а8е2(0 < х < 0.025) выращены из расплава методом Бриджмена—Стокбаргера. Методами дифференциально-термического и рентгенострук-турного анализов установлено, что они кристаллизуются в моноклинной решетке ТЮа8е2 и являются твердыми растворами. Так как исследуемые кристаллы являются слоистыми, то с большой долей вероятности можно считать, что они обладают анизотропными оптическими свойствами, поэтому важно изучение оптических свойств исследуемых кристаллов Т11 _ хЛ§х0а8е2(0 < х < 0.025) в направлении, перпендикулярном и параллельном плоскости слоя. Для этого необходимо направлять свет на зеркальную поверхность параллельно и перпендикулярно плоскости скола. Так как не представляется возможным получить образцы большой площади, имеющие поверхности, перпендикулярные к плоскости спайности, то изучение анизотропии оптических свойств нами проведено при условии изменения угла падения плоскополяризован-ного света. Образцы для измерения, имеющие хорошие оптические качества и однородную толщину, получали скалыванием плоскопараллельных пластинок от монокристаллического слитка. Направляя линейнополяризованный свет на поверхность скола под различными углами, измеря-

1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Ингушский государственный университет, Магас.

2 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Грозненский государственный нефтяной технический университет имени М.Д. Миллионщикова, Грозный.

ли коэффициент прозрачности на спектрально-вычислительном комплексе СДЛ-2 приспособленном для этих целей. Показатель преломления определяли по методике [2, 3] на ЭВМ установке. При исследовании оптических постоянных структуру кристаллов типа ТЮа8е2 мы считали псевдотетрагональной.

В настоящей работе приведены результаты экспериментальных исследований анизотропии показателя преломления и квадратичного электрооптического эффекта (ЭО) в кристаллах Т11_хЛ§хОа8е2 (0 < х < 0.025). Коэффициент поглощения от энергии фотона на краю собственной полосы поглощения не зависит от угла падения света, тем не менее отношение а,ц/а ± = 3-5. Коэффициент поглощения а ц определяли из условия Е ± Ь, V ± Ь, а ± при условии Е ^ Ь, VIЬ, где символ Ь обозначает плоскость скола, Е — направление вектора электрического поля, V — направление распространения света.

На рис. 1а, 1б представлены дисперсионные кривые показателя преломления п0 = (Е ^ Ь, V ^ Ь)

и пц (Е ^ Ь, VIЬ), где п0 — показатель преломления луча, распространяющегося вдоль оси "с". Как следует из рис. 1, в интервале длин волн 0.6—0.66 мкм п0 < Пц. Из рис. 1 также видно, что показатели преломления растут с приближением к собственной полосе поглощения (Е^ = 2.03 эВ) [4].

Довольно хорошим приближением, в котором сохраняется физический смысл параметров ос-

846

МАТИЕВ и др.

Оn2 - 1)-1

циллятора в [5], является одночленное соотношение Зельмейера:

2 X 2, мкм 2

2 X 2, мкм 2

Рис. 1. Дисперсионные зависимости показателя преломления кристаллов: а — ТЮа8е2; б —

Т!о.975Аёо.о25^а8е2; линии 1 — пц; 2 — п±.

n2 (X) -1 = S0X0

1 -'X

(1)

где X 0 — среднее положение осциллятора, S0 — средняя сила осциллятора.

Используя зависимость (n2 - 1)-1 от X (рис. 1a, 1б) можно определить S0 и X 0 для определенного направления распространения света. В данном случае определяются две пары параметров: S0±, X0±, S0||, X 0ц. Они относятся к показателям преломления в направлениях перпендикулярном (n0 = nL) и параллельном щ оси кристалла с. Значения параметров S0±, X0± и S0||, X0ц, определенные из рис. 1 представлены в таблице. Исследование электрооптических (ЭО) свойств в кристаллах Tl1 —xAgxGaSe2 (0 < х < 0.025) проводили в переменных и постоянных электрических полях по обычной поляриза-ционно-оптической методике при комнатной температуре [2, 5]. Поляризационно-оптическим методом можно измерять лишь двулучеупрелом-ление An, и оно не позволяет определить знак ЭО коэффициентов rijk, Rijkl. При исследовании индуцированного двулучепреломления в кристаллах Tl1 — xAgxGaSe2 (0 < х < 0.025) свет и внешнее, низкочастотное переменное электрическое поле

(до ~104 Гц) E были направлены перпендикулярно слоям. При этом разность Г(1) между волнами в исследуемой пластинке, возникающая под действием внешнего электрического поля, равна

= 2n(ni - n2) d = 2nd ^, (2)

X X

где d — длина оптического пути света в образце, X — длина волны, An — изменение двулучепреломления, I = J/J0, относительное значение интенсивности прошедшего света, J0, J — интенсивность света, падающего на кристалл и вышедшего из него.

Характер зависимости индуцированного лучепреломления в кристаллах Tlt — xAgxGaSe2 (0 < х < < 0.025) остается квадратичным по крайней мере в

пределах исследованных электрических полей (E ~ ~ 5 кВ/см), что хорошо видно из рис. 2 (кривые 1—3). Используя зависимость A n от напряженности электрического поля при указанной геометрии эксперимента, было рассчитано значение величины

n0ri3 - n

г33, где г1]к — отличные от нуля электрооптические коэффициенты для данной геометрии эксперимента. Оно оказалось равным 2 • 10-9 ед. СГСЭ.

Далее нами проведены исследования зависимости Ап от X. Измерения показали, что с уменьшением длины волны падающего света и с при-

а

0

1

0

1

АНИЗОТРОПИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ 847

Значения параметров S01, Х01, 50ц, Х0ц, определенные из рис. 1

S0L • 108, см-2 X01 • 10-5, см-5 So,, • 108, см-2 X0|| • 10 5, см 5

TlGaSe2 8.18 0.711 6.00 0.713

Tl0.99Ag0.01GaSe2 9.21 0.711 7.02 0.715

Tl0.975Ag0.025GaSe2 9.82 0.711 7.13 0.716

ближением к краю поглощения Ап растет, с ростом "х" эта зависимость имеет более крутой характер (рис. 2, кривые 4—6).

4.0 -

^ 3.5 -

0

к <

3.0 -

0

Рис. 2. Зависимость Дя от напряженности электрического поля при X = 0.63 мкм (кривые 1—3) и от длины волны при Е = 3.5 кВ • см-1(кривые 4—6): 1, 4 —ТЮа8е2; ^ 5- •Ц^сшО^; 3, 6- ^0.975^0.0236^2.

При измерении индуцированного двулучепре-ломления оказалось, что Ап в постоянном поле и А п в переменном поле отличаются друг от друга, и это различие увеличивается с приближением к краю оптического поглощения (это, по-видимому, связано с неравномерным распределением электрического поля по кристаллу в случае посто-

янного поля). Наличие фотоэффекта в этих кристаллах при X « 0.63 мкм свидетельствует о возможности скопления объемных зарядов на границе светового луча.

Возникающие под действием света электронно-дырочные пары могут создать на периферии луча большие объемные заряды, уменьшающие внутреннее поле в кристаллах [6]. Следует отметить, что кристаллы TlGaSe2 имеют точечную группу симметрии Сс по данным [1] и P2jm по [7]. Они обладают "псевдотетрагональной" моноклинной структурой. Моноклинной сингонии свойственен линейный электрооптический эффект. Для данного класса соединений (структуры типа TlGaSе2) a = b и ß мало отличается от квадратичного эффекта 90°, поэтому можно предполагать, что в определенном кристаллографическом направлении (например, в направлении оси с) более вероятно наблюдение квадратичного эффекта.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Muller D, Hahn H, Anorg Zs. // Allgem. Chem. 1978. V. 438. P. 258.

2. Агасиев А.А., Зейналов А.Х., Мамедов А.А., Эфенди-ев Н.К. // ФТП. 1972. № 6. С. 649.

3. АхундовГ.А., МусаевС.А., БахышовА.Э., Гасанлы Н.М., Мусаева Л.Г. // ФТП. 1975. № 9. C. 142.

4. Бахышев А.Э., Мусаева Л.Г., Лебедев А.А., Якобсон М.А.. // ФТП. 1975. № 9. C. 1548.

5. Арабидзе А.А., Халилова Д.Д., Кокоева В.Д. // Сообщения АН Груз ССР, 1968. T. 50. C. 59.

6. Андрианова И.И., Бережной А.А., Попов Ю.В. // Оптика и спектроскопия. 2991. T. 90. C. 957.

7. Issaev T.J. // J. Appl. Cryst. Allogr. 1973. V. 6. P. 413.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Физика»