Главная  Развитие электрики 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [ 7 ] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43]

поляризацию кристаллического окружения полем заряженного центра, причем направление этой поляризации будет противоположно направлению спонтанной поляризации. Оценить величину этой поляризации можно с помогцью следуюгцей формулы [99]:

Р = , (1.15)

где д -заряд иона; а -размер элементарной ячейки.

В первом приближении деформацию можно оценить из выражения (1.14) при с = 10 Я/уг [78] и г/ ~ 8 • 10 смВД- Деформации. Таким образом, значение и составит 0,2 нм, а дополнительная поляризация ири а 1,2 нм составит Р 2-10~Кл/м, что соответствует возникновению электрического поля

Е=-. (1.16)

So {s - 1)

порядка 8 • 10 В/м.

При перераспределепии ранее хаотично расположенных по образцу ионов В ходе фоторефрактивного эффекта

локальные электрические ноля вокруг ионов Fe (особенно ири достаточной концентрации ионов железа) можно рассматривать как совокупность одинаковым образом направленных и близко друг к другу расположенных полей, которые вследствие электрооптического эффекта будут вызывать изменение показателя преломления.

Кроме того, значения этих полей вполне достаточны для переполяризации объемов вокруг примесных попов Fe при высоких (порядка 150 °С) температурах. Образование микродоменов вокруг ионов Fe+ должно, казалось бы, ограничиваться практически первой координационной сферой. Однако в сегнетоэлектриках, и особенно при высокой температуре (150 °С), вследствие легкой поляризуемости размеры доменов могут возрастать, и ири достаточной концентрации примесных ионов (не менее 0,01 ат. %) может возникать кооперативный эффект образования макроскопических доменов с инверсной поляризацией. Это подтверждается тем фактом, что гаирипа и пространствепное расположение фотоиндуцированных доменов соответствуют расположению максимального изменения показателя преломления, а значит и ноля пространственного заряда.

Возникновение кластеров ионов железа уже наблюдалось в мёссбауэровских экспериментах. Как ранее было неоднократно установлено [100, 101], ири новыгаении температуры от комнатной до 150 °С поле переполяризации убывает на два порядка.



поэтому поле, соз данное вокруг ионов Fe, может быть достаточным для локальной переноляризации.

Следует подчеркнуть, что локальная нереполяризация монокристаллического образца ниобата лития возникала только при одновременном выполнении нескольких условий: отногае-пие относительной концентрации ионов Fe к относительной концентрации Fe должно находиться в пределах 0,2-0,35, что соответствует максимуму фоторефрактивного эффекта; обгцая концентрация ионов железа -не менее 10 см~; температура образца при его облучении -в диапазоне 130-160 °С; оптическое облучение должно создаваться в диапазоне длин волн не более 0,55 мкм, т. е. в области фотовозбуждения ионов Fe+. Поскольку в ряде работ но термической фиксации голограмм эти условия выполнялись, то, по-видимому, длительное носледу-югцее сохранение голограмм и их невосприимчивость к термическому нагреву и лазерному облучению свидетельствуют в пользу возникновения доменной структуры.

1.3. Сегнетоэлектрические ПДС в поле акустической волны

Интерес к управлению акустическими параметрами сегнетоэлектрических кристаллов, обладаюгцих больгаим пьезоэффек-том, возник сразу же после начала использования осксидных сегнетоэлектриков в прикладных целях [102]. Под действием приложенного электрического ноля вследствие обратного нье-зоэффекта происходит деформация кристаллической регаетки, и, следовательно, возникает изменение скоростей акустических волн. Этот эффект нагаел применение в электрической подстройке частоты пьезоэлектрических резонаторов и ряде пьезоэлектрических датчиков [102]. В системах же преобразования и записи акустических сигналов с середины гаестидесятых годов стали применяться приборы, оспованпые на нелинейном взаимодействии акустических волн со свободными электронами в полупроводниковых кристаллах [103, 104]. Оксидные сегнетоэлектрики-полунроводники (и особенно кристаллы ниобата лития) использовались только в виде генераторов и приемников поверхностных акустических волн в сэндвичевых структурах «пьезоэлектрик - полупроводник». При этом детектирование, обработка и запись акустических сигналов основаны на модуляции свободных электронов электрическим нолем, сонровождаюгцим акустическую волну в ньезоэлектрике, и поел едуюгцим захватом их какими-либо центрами. Однако малая распространенность сэндвичевых систем тина «ниобат лития



1.3] Сегнетоэлектрические ПДС в поле акустической волны 29

(пьезоэлектрик) -арсенид галлия (полупроводник)» по-видимому вызвана сложной технологией изготовления таких структур и малым временем жизни ловугаек для свободных электронов.

Поскольку в фоторефрактивных сегнетоэлектриках иод действием оптического облучения возникает сильное электрическое ноле, то уже в середине семидесятых годов двадцатого века было выполнено первое теоретическое рассмотрение акустоэлектрон-ных свойств таких кристаллов [105]. Было высказано предположение о возможности генерации акустических волн и записи акустической информации на голографических регаетках [106]. Изменение упругих параметров кристаллов пиобата лития под действием оптического облучения было экспериментально подтверждено по изменению скорости акустических волн [107] и непосредственно рентгеноструктурным анализом [108]. Была установлена корреляция между изменениями величин скоростей акустических волн и показателя преломления в зависимости от длины волны, интенсивности и длительности оптического облучения [84]. Это егце раз подтвердило обгцность оптических и акустических процессов, связанных с возникновением фотоиндуцированного электрического ноля [109].

Одновременно в те же годы было исследовано влияние акустических волн на распространение фотовозбужденных электронов. Вначале было обнаружено дополнительное изменение показателя преломления, пропорциональное амплитуде импульса бегугцей поверхностной акустической волны в условиях оптического облучения поверхности кристалла ниобата лития [106], а затем подобное изменение An было обнаружено в условиях возбуждения стоячей объемной акустической волны [107]. Генерация акустических волн была осугцествлена Пятаковым ири возбуждении голографической регаетки переменным электрическим полем [ПО]. Одновременно был выполнен ряд теоретических работ [111, 112], посвягценных разработке феноменологической модели взаимодействия акустических волн с фотоиндуцированными голографическими регаетками. В частности, было показано теоретически [113, 114], а затем и обнаружено экспериментально [115, 116], что наиболее эффективная генерация акустических колебаний с помогцью модулированного оптического нучка возникает в моменты записи или стирания голографической регаетки.

Однако, несмотря на очевидную перспективность использования фотоиндуцированных эффектов и голографических регаеток в системах управления параметрами акустических колебаний и генерации акустических волн, легкая стираемость голографических регаеток под влиянием внеганих воздействий



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [ 7 ] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43]

0.0007