Физико-химические основы поиска функциональных кристаллов и разработка методик их получения

Отчет 58 с., 30 рис., 5 табл., 25 источников, 1 прил. РОСТ КРИСТАЛЛОВ, БОРАТЫ, ХАЛЬКОГЕНИДЫ, ГАЛОГЕНИДЫ, ЛАЗЕРНЫЕ СРЕДЫ, ТОПОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗОЛЯТОРЫ, НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА, МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Объектом исследования являются функциональные кристаллы для применения в оптоэлектронике. Цель работы – разработка и оптимизация методик получения кристаллов, поиск соединений с перспективными свойствами, исследование кристаллохимических особенностей новых кристаллических материалов. В рамках настоящего проекта: 1) исследовано фазообразование в системах RBO3–ScBO3 (R = La, Pr, Nd), установлены области гомогенности, изучены оптические свойства полученных соединений. Синтезированы и выращены новые редкоземельные бораты составов NaSrR(BO3)2 (R=Ho–Lu, Y, Sc). Расшифрованы структуры α– и β–NaSrR(BO3)2, уточнены параметры ЭЯ для NaSrR(BO3)2. Протестированы люминесцентные свойства; 2) разработана методика напыления слоев BiSbTeSe2 на подложке из слюды. Использование слоев графена для задания конфигурации селективного роста пленок Bi2Se3 позволяет формировать поликристаллические слои толщиной 20–30 нм. Если слой графена не содержит органических добавок, то пленки имеют n–тип проводимости, слоевое сопротивление структур 1–3 кОм/кв, если содержит, то формируется двухслойная структура Bi2Se3/Bi2SeO2 с сопротивлением 0.3–0.9 кОм/кв; 3) выращены объемные кристаллы оптического качества (K/Rb)Pb2(Cl/Br)5:REE. Установлено, что для лазера на KPb2Cl5:Dy при мощности накачки >10 мДж возможна генерация на длинах волн до 4.5 мкм. Показано, что КRPB:Er – перспективный кристаллический материал для генерации лазерного излучения. Методом электрон–позитронной аннигиляции исследованы кристаллы KPB:Er/Er+Bi/Nd, KRPB:Er, RPB:Yb/Pr/Nd, RPC:Dy,Pr, KPC:Dy/Yb/Nd+Ag/Nd. Наименьшие вакансионные кластеры наблюдаются в KPC:Yb, КRPB:Er, КРВ:Er+Bi; 4) впервые получены объемные нелинейные монокристаллы LixAg1–xGaSe2 (0≤х≤1). При x~0.9 тетрагональная структура переходит в ромбическую. Ширина запрещенной зоны максимальна для Li0.5Ag0.5GaSe2 – 2.2 эВ, оптическая стойкость в 5 раз выше AgGaSe2. При x 0.4–0.5 оптимально сочетание нелинейных параметров (26–30 пм/В) и двулучепреломления (0.03–0.025). Т.о., частичное замещение ионов Li на Ag в кристаллической решетке значительно улучшает баланс между нелинейными свойствами и оптической стойкостью.