Изучены процессы зарождения и последующей динамики структуры модифицированных кристаллов дейтерированного триглицинсульфата (DTGS), полученных в результате частичного замещения его сульфатной и глициновой групп соответственно группами Р04 и L-валином (кристаллы LVDTGSP)

Грязина, Т.В.

Януть, Виктор Иосифович

Belarusian State Pedagogical University Repository

Ф'Ш1,mmmiKi,i« фарматык!РЕПОЗИТОРИЙ БГПУЭКСПЕРЫМЕНТАЛЬНАЯ I ТЭАРЭТЫЧНАЯ Ф131КА 25С целью расширения диапазона частот лазерного излучения использована генерация второй (кристалл Lil03), третьей и четвертой (КДР) гармоник по внере- зонаторной схеме преобразования.Зависимость пиковой мощности излучения второй гармоники Рпик от частоты повторений импульсов f (рис. 3) имеет максимум в области 4-8 кГц. Максимальная средняя мощность на длине волны 0,53 мкм составляет 0,038 Вт. Коэффициент преобразования без дополнительной подфокусировки в кристалле -  1%.Максимальная средняя мощность третьей (355 нм) и четвертой (266 нм) гар­моник получена на частоте 5-7 кГц и составляет-0,0001 Вт.Зависимость Рср, Рпик и t от частоты следования импульсов0 10 20 30 40 50 60f кГц Рис.ЗТаким образом, в результате исследования пространственных, временных, час­тотных и энергетических характеристик оптимизирован режим работы лазера с задан­ной конфигурацией резонатора; с использованием нелинейных кристаллов расширен диапазон спектрального состава лазерного излучения. Не обнаружено принципиаль­ных препятствий для использования данного лазера для работы в режиме пассивной синхронизации мод с получением импульсов пикосекундной длительности и дальней­шего исследования эффектов внутрирезонаторного ВКР преобразования.Т. В. Грязина, В. И. ЯнутьИЗМЕНЕНИЕФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЛЕГИРОВАНЫХ КРИСТАЛЛОВ TGSПрактическое использование сегнетоэлектрических кристаллов в различных областях современной диэлектроники обусловлено специфическими особенностя­ми перестройки их структуры при внешних воздействиях. Все виды возможных воз­действий, кроме механических (прямой пьезоэффект), при детальном рассмотре­нии сводятся к отклику структуры сегнетоэлекгрика на внешнее электромагнитное поле, а в большинстве случаев — на его переменную электрическую состав­ляющую. Поэтому изучение процессов динамики структуры любого, а нового в осо­бенности, сегнетоэлектрического кристалла является необходимым как с точки зрения его практического использования, так и с целью изучения возможностей Целенаправленного улучшения его сегнетоэлектрических характеристик.Получение качественных модифицированных кристаллов на основе три- глицинсульфата (TGS) с заранее прогнозируемыми характеристиками [1] невоз­РЕПОЗИТОРИЙ БГПУ26 ЭКСПЕРЫМЕНТАЛЬНАЯ I 7ЭАРЭТЫЧНАЯ Ф131КАможно без знания влияния групп-модификаторов на их изменение, а следователь­но, на процессы зарождения и последующей динамики структуры кристалла.В отличие от линейных диэлектриков, реакция сегнетоэлекгрического кристал­ла на воздействие поля является следствием перестройки его доменной струк­туры. В одноосных сегнетоэлектрических кристаллах, типичным среди которых яв­ляется триглицинсульфат (TGS), возможно существование только антипараллель- ных доменов с противоположными направлениями суммарных векторов поляриза­ции. Поэтому перестройка доменной структуры представляется в виде взаимо­связанных между собой процессов: процесса зарождения микродоменов (класте­ров поляризации) и процесса их развития (прорастания через кристалл). Процесс изменения поляризации Ш  противоположный (переполяризация) в таких кристал­лах представляют как обратный процесс. Физическое моделирование процессов переполяризации таких кристаллов основано на использовании ряда методик, от­личающихся между собой способами воздействия на их структуру и регистрации соответствующих параметров ее отклика на эти воздействия.В данном исследовании изучены процессы зарождения и последующей дина­мики структуры модифицированных кристаллов дейтерированного триглицинсуль- фата (DTGS), полученных в результате частичного замещения его сульфатной и глициновой групп соответственно группами Р04 и L-валином (кристаллы LVDTGSP).Выбор методики исследования [2] обусловлен тем, что в отличие от иных ме­тодик, основанных на использовании полей, изменяющихся по гармоническому за­кону, когда скорость изменения поля сравнима со скоростями отклика структуры кристалла, она позволяет моделировать поведение этой структуры в условиях ква­зистабильности внешнего электрического воздействия.Суть методики заключается в том, что скорость подачи (снятия) электриче­ского поля на кристалл во много раз превышает скорость отклика его структуры, а время нахождения кристалла в квазипостоянном поле и вне его несоизмеримо больше времени его включения и выключения. Это позволяет исследовать не только интегральные характеристики процесса переполяризации, но и судить о микроскопических процессах, связанных с зарождением кластеров поляризации.Установка для исследований описана в [3]. Возможности установки позволили варьировать длительность импульсов напряжения, подаваемого на кристалл, в пределах от 10 мкс до 100 мс. Измерения проведены при длительности импульсов 10 мс, что во много раз больше полного времени переполяризации (t s). Частота следования импульсов составляла 500 Гц.Как показали исследования, импульсы тока переполяризации кристаллов 1^РТ®5, и LVDTGSP различаются как по параметрам так и по форме. Для крис­таллов LVDTGS импульсы тока переключения в различных направлениях практи­чески одинаковы, что свидетельствует о равноправности этих направлений, т. е. об отсутствии статической униполярности. У кристаллов LVDTGSP направления поля­ризации неравноправны. У них имеется внутреннее статическое поле. Импульс то­ка переключения в направлении естественной униполярности для них больше по амплитуде и меньше по времени, чем импульс тока при переключении в противо­положном направлении. Импульс тока самопроизвольной деполяризации после переключения кристалла в направлении естественной униполярности меньше поРЕПОЗИТОРИЙ БГПУЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ I ТЭАРЭТЫЧНАЯ Ф131КА 27амплитуде и больше по времени, чем импульс деполяризации после переключе­ния кристалла в противоположном направлении.Типичные зависимости максимальной плотности тока переключения от напря­женности внешнего поля jmax(E) кристаллов LVDTGS и LVDTGSP также различны. Процессы переключения начинаются при достижении некоторого порогового поля Еп, величина которого для этих кристаллов неодинакова. Кристаллы LVDTGS легко переключаются, начиная со значений поля Еп £ 0,7 кВ/см, в то время как структура кристаллов LVDTGSP начинает реагировать на импульсные поля напряженностью Еп = (0,8 — 0,9) кВ/см в зависимости от температуры измерения. По мере увеличе­ния напряженности поля значения jmax возрастают, причем для кристаллов LVDTGS в большей степени, чем для кристаллов LVDTGSP. Вид графических зависимостей jmax(E) исследованных кристаллов качественно совпадает с полевыми зависимос­тями обратной величины полного времени переполяризации 1/ts(E). С увеличением поля величина 1/ts растет, причем при Е = const значения 1/ts кристаллов LVDTGSP меньше, чем у кристаллов LVDTGS. С увеличением температуры измерения при постоянстве напряженности поля Е значения jmax и увеличиваются.Результаты исследования полевых зависимостей времени нарастания (t') им­пульса тока переключения, которое связывается с процессами зарождения класте­ров поляризации, свидетельствуют о том, что эти зависимости аппроксимируются на экспоненциальную функцию. Для кристаллов LVDTGSP график этой зависимос­ти смещен в область более сильных полей.Результаты проведенных исследований свидетельствуют о значительном влиянии групп-модификаторов на процессы возникновения униполярности крис­таллов и изменения их переполяризационных характеристик. Ход полевых зависи­мостей плотности тока и обратного времени переполяризации указывает на воз­можность интерпретации полученных результатов на основе модели, предло­женной в работе [2]. Следует предположить, что процесс зародышеобразования в исследуемых кристаллах инициируется L-валином, а группа Р04 ответственна за статическую униполярность кристаллов. Молекула L-валина, очевидно, замещая одну из молекул глицина, сама является переполяризуемым диполем, в значи­тельной степени активизирующим процессы зародышеобразования.Литература1. Цедрик М. С. Физические свойства кристаллов семейства триглицинсульфата в зави­симости от условий выращивания. Мн., 1986.2. Мерц В. Образование домена и движение доменной стенки в сегнетоэлектрическом монокристалле//Физика диэлектриков. М., 1960. С. 286-289.3. Цедрик М. С., Заборовский Г. А., Януть В. И. Импульсная переполяризация высоколеги­рованных кристаллов LATGS // Сегнетоэлектрики и пьезоэлектрики. Калинин, 1989. С. 21-27.РЕПОЗИТОРИЙ БГПУ

Изменение физических свойств легированых кристаллов TGS

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Belarusian State Pedagogical University Repository