LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

Осадження діелектрика, як і у випадку алюмінію та галію, незначно змінює резонансну частоту та інтенсивність цих смуг, що пов'язано з незначною зміненою діелектричної сталої середовища, яке оточує гранули.

Високочастотні ж смуги вихідних гранульованих плівок індію, на відміну від низькочастотних, зміщуються у високочастотну область спектра з ростом ефективної товщини плівки через зменшення е0eff.

Гранульовані плівки індія складаються з гранул, які мають огранку. Це свідчить про те, що гранули індія є монокристалами.

Оскільки у досліджених металів в області частот, де лежить високочастотна смуга, міжзонне поглинання відсутнє, знаючи положення високочастотної смуги, а також значення e0 ефективної діелектричної сталої для цієї частоти, можна розрахувати плазмову частоту wр користуючись рівнянням :

wр=w0(1+2e0)1/2.

Значення розрахованих таким чином плазмових частот досліджених матеріалів наведено в таблиці 1.


Таблиця 1. Розрахована плазмова частота металів третьої групи та телуру

Матеріал w0Ч10-15, с-1 e0 wрЧ10-15, с-1

NaCl

Алюміній 8.40 2.92 22.00

Галій 8.00 2.82 20.65

Індій 6.95 2.65 17.46

Телур 9.00 3.20 24.50

KCl

Алюміній 8.77 2.76 22.40

Галій 8.34 2.67 21.10

Індій 7.11 2.48 17.36

Телур 9.20 2.88 23.90


Знайдені плазмові частоти добре узгоджуються з величинами, виміряними на суцільних металах іншими методами.

За виміряними частотами власних коливань електронів вихідних гранульованих плівок галію та індію, та розрахованим плазмовим частотам цих металів, можна знайти ефективні значення діелектричної сталої середовища, оточуючого гранули :

На підставі адітивності діелектричної сталої можна визначити фактори пористості верхнього шару гранульованої плівки, який складається із діелектрика та пустот, заповнених повітрям. Якщо об'єм повітря дорівнює aў, а фактор пористості діелектрика з діелектричною сталою e0 - a, то оскільки aў+a=1

звідки


Величини e0 та відповідають частотам

Розраховані таким чином величини та a наведені в таблицях 2 та 3.

Таблиця 2. Фактори пористості для гранульованих плівок галія

№ Підкладка wpЧ10-15, с-1 Ч10-15, с-1 e0 a

1 NaCl 20.65 8.80 2.25 3.04 0.61

2 NaCl 20.65 8.97 2.14 3.08 0.55

3 NaCl 20.65 9.20 2.01 3.10 0.48

4 KCl 21.1 9.10 2.18 2.80 0.65

5 KCl 21.1 9.20 2.13 2.84 0.61

6 KCl 21.1 9.30 2.07 2.95 0.54


Таблиця 3. Фактори пористості для гранульованих плівок індія

№ Підкладка wpЧ10-15, с-1 Ч10-15, с-1 e0 a

1 NaCl 17.46 7.85 2.47 2.8 0.54

2 NaCl 17.46 8.00 1.88 2.82 0.48

3 NaCl 17.46 8.20 1.76 2.84 0.41

4 KCl 17.36 8.20 1.74 2.64 0.45

5 KCl 17.36 8.56 1.55 2.71 0.32

6 KCl 17.36 - - - -


Четвертий розділ "Вимірювання частоти власних коливань та розрахунок плазмової частоти гранульованих плівок телура, осаджених на шорсткі поверхні монокристалів NaCl та KCl". Вперше плазмовий резонанс в гранульованих плівках телуру виявлено Р.Б. Аль-Абделлою, В.П. Костюком і І.М. Шкляревським у 1980 р. У суцільних плівок телура в низькочастотній області спектра лежить доволі сильна смуга міжзонного поглинання з максимумом при w"3.2Ч1015, с-1. Після відпалу суцільна плівка телуру розпадається на гранули, а у ближній ультрафіолетовій області спектру збуджується смуга резонансного поглинання, оптичні властивості якої такі ж, як і оптичні властивості смуги плазмового резонансу у гранульованих плівках благородних металів.

Для напівпроводникової гранульованої плівки телуру в рівняння руху електронів треба ввести доданок , пов'язаний з міжзоними переходами електронів. У цьому випадку, як вперше встановлено Р.Б. Аль-Абделлою , В.П. Костюком і І.М. Шкляревським у 1980 р. резонансна частота . Частота w0m у телура дорівнює 3.2Ч1015 с-1. Частота максимума вісокочастотної смуги w0=9.2Ч1015 c-1. Таким чином, , тобто впливом міжзонних переходів на положення високочастотної смуги можна знехтувати.

У цьому розділі описані результати дослідженнь одночасного збудження двох смуг плазмового резонансу гранулярних плівок телура, осаджених на шорсткі поверхні монокристалів NaCl та KCl, вимір частоти w0 власних коливань електронів та розрахунок плазмової частоти wр телура.

На рис.5. наведені спектральні залежності D(w) гранульованих плівок телура з різною ефективною товщиною, осаджених на шорсткі поверхні монокристалів NaCl. На спектральних залежностях вихідних гранульованих плівок телуру виявлена, як і у випадку гранульованих плівок алюмінію, лише низькочастотна смуга. З ростом ефективної товщини гранульованих плівок телуру інтенсивність резонансних смуг різко зростає, а частота максимуму смуг зменшується. Друга, високочастотна смуга плазмового резонансу з'являється після осадження на вихідні гранульовані плівки телуру відповідного шару діелектрика.

Незалежність максимумів цих смуг від ефективної товщини гранульованих плівок, тобто від розмірів гранул та від кута падіння світла на плівку свідчить про відсутність дипольної взаємодії між відповідними гранулами.

Одночасне збудження низькочастотної смуги плазмового резонансу, залежної від дипольної взаємодії між гранулами та високочастотної резонансної смуги, яка збуджується в ізольованих гранулах, можливе лише у тому випадку, коли гранульована плівка складається з двох шарів.

Рис.5. Спектральні залежності D(w) гранульованих плівок телуру, осаджених на підігріту до 1500С шорстку поверхню монокристала 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 отримана при падінні р- поляризованого світла на плівку під кутом j=400

Електронно-мікроскопічні знімки гранульованих плівок телура показали, що вони складаються з гранул, форма яких близька до сферичної. Як і у випадку галію були побудовані гістограми розподілу гранул телуру за розмірами. Ці гістограми аналогічні за виглядом з гістограмами, отриманими для гранульованих плівок галія. Як і у випадку галія на гістограмах виявлено два максимума, тобто плівка складається з двох систем гранул – більш крупних та менш крупних. Високочастотна смуга плазмового резонансу спричинена наявністю у плівці більш крупних гранул.

Для спектральних областей телура, де немає міжзонного поглинання, за відсутності дипольної взаємодії між гранулами частота власних коливань електронів у гранулі дорівнює частоті максимума високочастотної смуги поглинання. Як і для металів 3-ї групи за виміряними значеннями w0 та відомим e0 розрахована плазмова частота wр. Вона наведена в таблиці 1.

П'ятий розділ "Анізотропія смуг плазмового резонансу гранульованих плівок індія, осаджених на шорсткі поверхні монокристалів NaCl та KCl". Були виготовлені гранульовані плівки індія, які осаджувалися на шорсткі поверхні монокристалів NaCl та KCl виготовлені так, що шорсткість була утворена досить довгими ступенями, розташованими паралельно одна одній. Отримані смуги плазмового резонансу виявилися анізотропними. На рис.6. наведені спектральні