Первый шаг преобразования данных.
Основная причина искажения формы полос в записанных КР спектрах интенсивности 
это эффект температурной заселенности возбужденных уровней. Эффект может быть устранен вычислением приведенного спектра:
.
Здесь 
- коэффициент температурной заселенности Бозе-Эйнштейна, где 
- Рамановская частота, 
- абсолютная температура образца, 
- скорость света, 
и 
- постоянные Планка и Больцмана соответственно. Изменения в КР спектрах за счет температурной заселенности возбужденных уровней происходят только при малых волновых числах и несущественны при волновых числах, больших 
400 см-1. Интенсивность линий записанного спектра КР связана с колебательной плотностью уровней не только через фактор температурной заселенности, но и через фактор 
, действие последнего меньше, чем предыдущего.
Приведенные спектры необходимо использовать для устранения температурной зависимости, искажающей форму низкоэнергетических фононных пиков, например, Бозоновских пиков, наблюдаемых в области 0-100 см-1. Кроме того, приведенные спектры позволяют проводить сравнительный анализ форм и интенсивностей линий КР спектра, поскольку только линии приведенного спектра имеют физический смысл.
Второй шаг обработки данных.
Вторым шагом является выделение отдельных линий из КР спектра стекла. Приведенные спектры нормируются на общую площадь под каждым спектром. После этого в каждом спектре выделяются отдельные линии, основываясь на предыдущих исследованиях КР спектров Ga и Ge содержащих сульфидных стекол. Низкочастотные КР спектры (0-500 см-1) имеют в первом приближении гауссо-подобную форму линий. На рис. 3 представлен пример разложения Рамановского спектра на отдельные линии с использованием гауссовского приближения в стекле системы Ga-Ge-S.
|
|
|
 |
Рис. 3. Разделение КР спектров на отдельные линии в стекле системы Ga-Ge-S.
ПРИМЕРЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Свойства халькогенидных стекол.
Первые стекла на основе мышьяка и серы были получены еще в начале XX века. Позднее были синтезированы и другие стеклообразные системы, например, на основе мышьяка, галлия или германия с добавлением одного или более халькогена (серы, селена, теллура), или стекла, образованные только халькогенами, или халькогенами вместе с галогенами при отсутствии других элементов. Образовавшийся класс стеклообразных систем на основе халькогенов получил название халькогенидные стекла (ХГС). Оказалось, что стекла этого состава, имеют большую область стеклообразования и хорошие физико-химические и оптические свойства. В настоящее время ХГС считаются достаточно хорошо изученными: определены области стеклообразования большого количества стеклообразных систем, исследованы их химические, физические и оптические свойства, отработаны методики синтеза. Кроме того, в 1955 году Коломийцем Б.П. и Горюновой Н.А. были обнаружены полупроводниковые свойства ХГС.
|
|
|
Относительная легкость синтеза ХГС и их хорошие оптические свойства (прозрачность в видимом и ИК диапазонах), сделали ХГС привлекательной основой для легирования редкоземельными элементами. На базе ХГС, легированных, например Er, Dy, Pr, Nd и др., разрабатываются визуализаторы ИК излучения, волоконные световоды, планарные волноводы, волоконно-оптические усилители и т.д. Интерес к ХГС с точки зрения их использования в качестве основы для редкоземельных ионов (РЗИ) обусловлен отсутствием в их колебательном спектре, в отличие от большинства лазерных материалов, высокоэнергетических фононов, что обеспечивает низкую вероятность безызлучательной релаксации ионов лантаноидов. Энергия максимального фонона для ХГС разных систем находится в пределах 150 - 400 см-1, в то время как для поликристаллических основ эта величина составляет 500 – 1000 см-1, для оксидных стекол - 800 см-1. Еще одним важным свойством халькогенидных стекол является высокий показатель преломления, n=2.4, благодаря чему увеличиваются сечения поглощения и излучения РЗИ. Кроме того, ХГС прозрачны в видимой и ИК области (0.5 – 12 мкм) и сохраняют стеклообразующую способность при введении больших концентраций РЗИ. Высокая температурная и химическая стойкость ХГС позволяет использовать ХГС так же для изготовления волокон и пленок на их основе.
|
|
|
Выбор ХГС основан на требованиях, предъявляемым к следующим параметрам основы:
Ø положение оптического края поглощения;
Ø значение энергии фононов;
Ø стеклообразующие свойства матрицы.
Положение оптического края поглощения определяется составом стекла и режимом его синтеза. Смещение оптического края в сторону ИК области связано с образованием дополнительных связей металл-металл. При высоких температурах синтеза вероятность образования металлических связей увеличивается.
Введение в состав стекла более тяжелых элементов приводит к уменьшению энергии фононов. Использование селена или теллура в качестве халькогена вместо серы позволяет уменьшить энергию максимального фонона до 150 см-1.
Стеклообразующие свойства матрицы имеют принципиальное значение при синтезе ХГС, легированных РЗИ. Известно, что редкоземельные ионы и соединения на их основе склонны к образованию кластеров при введении в сетку стекла. Это приводит к увеличению концентрационного тушения люминесценции РЗИ. Введение дополнительных соединений в состав стекла или использование многокомпонентных стекол позволяет значительно понизить кластерообразование.
|
|
|
Халькогенидная система Ga-Ge-S стала объектом наших исследований, поскольку она обладает более коротковолновым краем фундаментального поглощения по сравнению с другими халькогенидными стеклообразными материалами и сохраняет стеклообразующую способность при введении значительных количеств халькогенидов РЗИ.
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 205; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!