LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Плазмовий резонанс в ізольованих гранулах металів 3-ї групи та телуру

взаємодії між гранулами. Таким чином, частота максимумів високочастотних смуг плазмового резонансу дорівнює частоті власних коливань електронів в гранулах. Осадження додаткового шару діелектрика на вихідні гранульовані плівки алюмінію незначно змінює резонансну частоту ws та інтенсивність смуг плазмового резонансу, що можливо лише при невеликій зміні діелектричної сталої e0 оточуючого гранули середовища. Це свідчить про глибоке проникнення гранул алюмінію у пори нагрітих до 2000С шорсткостей монокристалів NaCl та KCl.

Резонансна частота гранульованих плівок алюмінію описується рівнянням:

де wр - плазмова частота,

em - дійсна частина діелектричной сталої металу, з якого виготавлено гранули

e0 – діелектрична стала середовища, яке оточує гранулу

q – фактор заповнення

a0 - радіус гранули,

а - відстань між гранулами,

S - множник

w0 – частота власних коливань електронів у гранулі

wў - частота, яка пов'язана з дипольною взаємодією гранул.

Розглянемо вплив величин, які входять в це рівняння, на частоту ws плазмового резонансу. Перший та другий доданок є функціями частотно-залежних діелектричних сталих em та e0. Для даної гранульованої плівки ми можемо змінювати у певних межах величину e0. Збільшення e0 шляхом осадження на плівку діелектрика призводить до зменшення частоти w0 в більшій мірі ніж wў внаслідок чого резонансна частота ws зменшується.

Для даної підкладки, з характерними для неї мікродефектами, зростання розмірів гранул (фактора заповнення) призводить до зменшення e0, тобто росту w0. Однак ріст фактора заповнення призводить до значно більшого зростання wў у порівнянні з w0, тому резонансна частота ws і в цьому випадку зменшується. При цьому в обох випадках частотно-залежна величина em змінюється, впливаючи на резонансну частоту ws. Змінюючи величини e0 та q можна в певних межах змінювати резонансну частоту гранульованих плівок даного металу.

На всіх спектральних залежностях D(w) при частоті w"2,3Ч1015 с-1 знаходиться пік квантового поглинання світла в алюмінії. Він також добре видимий в гранульованих плівках алюмінію, осаджених на кварцові підкладки (Аль-Абделла Р.Б., Костюк В.П., Шкляревський І.М., 1981).

Електронно-мікроскопічні дослідження структури гранульованих плівок алюмінію показали, що вони складаються з гранул, які мають огранку. Це свідчить про те, що гранули є монокристалами.

При осадженні гранульованих плівок галію на шорсткі поверхні монокристалів NaCl та KCl при кімнатній температурі на спектральних залежностях оптичної густини від частоти виявляється одна смуга поглинання (рис.2).

Рис.2. Спектральні залежності D(w) гранульованих плівок галію, осаджених на шорсткі поверхні монокристалів KCL (1, 3) і NaCl (2, 4) при кімнатній температурі підкладок. 1, 2 - вихідні плівки, 3,4 - плівки, гранули яких повністю оточені KCl (3) та NaCl (4).


Осадження товстих шарів діелектрика призводить до різкого зростання інтенсивності смуг плазмового резонансу та їх зсуву у низькочастотну область спектру. Таке зростання інтенсивності смуг виявляється при суттєвому рості діелектричної сталої e0 оточуючого гранули середовища (Шкляревський І.М., Аначкова О., Бляшенко Г.С., 1977). Але це можливо лише у тому випадку, коли гранули галію знаходяться на вершинах шорсткостей монокристалів, утворюючи шар гранул, оточених середовищем з малою діелектричною сталою e0. Смуги плазмового резонансу осаджених на шорсткі поверхні монокристалів NaCl та KCl гранульованих плівок галію асиметричні - на їх низькочастотний край накладається доволі сильна смуга міжзонного поглинання, максимум якої лежить при w=3,3Ч1015, с-1 (Hunderi O., Riberg R., 1974). Таким чином, на відміну від гранульованих плівок алюмінію, осаджені при кімнатній температурі на шорсткі поверхні монокристалів NaCl та KCl і покриті шаром діелектрика гранульовані плівки галію утворюють лише один шар, високочастотні резонансні смуги відсутні. Асиметрія смуг плазмового резонансу свідчить про кристалічну структуру гранул галію.

При осадженні галію на нагріті до 4000С шорсткі поверхні монокристалів NaCl та KCl були отримані гранульовані плівки галію в яких збуджувались обидві резонансні смуги (рис.3). При високій температурі основна частина гранул галію проникла у пори шорсткостей, створюючи нижній шар, а друга, менша частина гранул, осіла на вершинах шорсткостей, створюючи верхній шар. У цих шарах і збуджуються незалежні одна від одної низькочастотна резонансна смуга з частотою ws та високочастотна смуга з частотою w0 власних коливань електронів в гранулах.

Рис.3. Спектральні залежності D(w) гранульованих плівок галію, осаджених на підігріті до 4000С шорсткі поверхні монокристалів NaCl (а) та KCL (б). Криві 1-3 відповідають вихідним гранульованим плівкам, криві 1ў-3ў - тим же гранульованим плівкам, гранули яких оточені NaCl. Крива 3ўў - залежність D(w), яка знята при падінні р- поляризованого світла на плівку під кутом j=400


Як і у гранульованих плівках алюмінію з ростом ефективної товщини гранульованих плівок галію, тобто з ростом фактора заповнення q, резонансна частота низькочастотних смуг зменшується, а їх інтенсивність зростає. Низькочастотні смуги плазмового резонансу симетричні, на них не накладається смуга міжзонного поглинання.

На відміну від низькочастотних смуг плазмового резонансу з ростом ефективної товщини вихідних гранульованих плівок галію високочастотні смуги зміщуються у високочастотну область спектра. Таке зміщення можливе лише за відсутності дипольної взаємодії між гранулами та зменшенні ефективної діелектричної сталої e0 оточуючого гранули середовища.

Електронно-мікроскопічні знімки гранульованих плівок галію показують, що вони складаються з гранул правильної форми близької до сферичної. Тобто в гранулах галій є переохолодженою рідиною. У цьому випадку зручно виміряти розмір гранул та побудувати гістограми розподілу гранул за розмірами (рис.4). На гістограмах видно, що в гранульованих плівках є дві системи гранул, які відрізняються середнім розміром гранул. При осадженні гранульованих плівок більш крупні гранули розташовуються на вершинах шорсткостей. А менш крупні розташовані між елементами шорсткостей. Крупним гранулам відповідає високочастотна смуга плазмового резонансу, а дрібним – низькочастотна смуга.


Рис. 4. Гістограми розподілу гранул гранульованих плівок галію за розмірами а, б та в відповідають гранульованим плівкам галію, спектральні залежності яких наведено на рис. 3.а


Як і у випадку галія при осадженні гранульованих плівок індія на шорсткі поверхні монокристалів NaCl та KCl окрім звичайних для гранульованих плівок індія низькочастотних смуг плазмового резонансу з'явилися й високочастотні смуги, інтенсивність яких дещо менша, або того ж порядку, що й низькочастотних. При похилому падінні світла на гранульовані плівки індія, високочастотна смуга не розщеплюється. З ростом ефективної товщини гранульованих плівок резонансна частота низькочастотних смуг значно зменшується при значному зростанні їх інтенсивності. І те і інше пов'язано з ростом фактора заповнення, тобто з ростом поля, яке збуджується гранулами-діполями.