Введение к работе
Настоящая работа посвящена изучению оптических свойств полупроводниковых кластеров и нитей, стабилизированных внутри полостей и каналов твердотельных диэлектрических пористых матриц цеолитов.
Актуальность темы. Особые физические свойства киантозо-сграни-ченных полупроводников, являющиеся промежуточными между свойствами изолированных атомов и твердого тела, представляет значительный научный и прикладной интерес. Влияние размерных эффектов на структуру, электронные и фопонные спектры, увеличение роли поверхности приводят к модифицированию свойств полупроводников при переходе к 0-мерным (кластеры) и одномерным (нити или цепи) системам, что обусловливает интерес к киї.і в связи с получением информации об изменениях характеристик материалов, которая мокет использоваться для создания объектов с заданными физическими свойствами.
В квантово-ограниченных структурах наблюдается усиление нелинейных оптических свойств полупроводников вблизи крат поглощения, связанное с насыщением экситонпого поглощения. В связи с этим низ-коразмеркые полупроводники представляют интерес в качестве нелинейных оптических сред, применяемых в быстродействующих оптических переключателях.
При создании квантово-ограниченных структур основным! проблемами являются воспроизводимость получения однородных мснодиспсрс-иых ішастероз и упаковка их определенным и функционально полезным образом при сохранении кыгнтово-ограниченной электронной и атомной структур. Экспериментально полупроводниковые ниг.коразмерчые системы получаются различными способами - контролируемые химические реакции з растворе, приводящие к появлению коллоидных кристаллитов, выращивание полупроводниковых микрочастиц в полимерах и стеклах и др. Однако дисперсия размеров кластеров в таких системах является серьезным препятствием дл наблюдения качественных разметках эффектов и нелкнейнсстей. Одним из перспективных методов дизайна квантово-ограничепнкх систем является метод диспергировал веществ в регулярней системе полостей и каначоз диэлектрических кристаллов цеолитов, впервые пред неженный и осуществленной Е. IL "-J-
-4-гомоловым СІ]. Получаемые однородные монодисперсные кластеры и нити, геометрия и распределение по размс-рам которых контролируют я топологией матрицы, представляют собой удобные объекты для изучения размерных эффектов в оптических спектрах яизкссазмерных систем.
Целью работы являлось экспериментальное исследование структуры и оптических свойств селена, стабилизироганного в калаиъкых матрицах морденита и канкринита, и сульфида кадмия, диспергированного в полостях цеолитов А и X.
Научная новизна работы состоит в следующих подученных результатах:
впервые прозедено исследование колебательных спектров монокристаллов морденита,' содержащих в одномерных каналах адсорбированный селен, и модельный расчет структуры Se в мордените в приближении валентных сил. Для цепей селена, стабилизированных з каналах морденита, предложена структурная модель;
впервые исследованы колебательные и электронные спектры монокристаллов канкринита, содержащих в одномерных каналах адсорбированный селен. Установлено, что в канале канкринита образуется линейная цепь из атомов селена;
впервые получены температурные зависимости спектров комбинационного рассеяния и оптического поглощения монокристаллов канкринита с селеном. Обнаружены изменения структуры цепи Se в интервале температур 50-300 К;
впервые получены спектры поглощения монокристаллов А и X, содержащих кластеры CdS. В системе X - CdS обнаружен сильный квантовый размерный эффект в электронном спектре.
Практическая ценность. Полученные в работе результаты вносят вклад в формирование современных представлений о свойствах низко-размерных систем. Линейная цепь в канале канкринита - лет служить модельным объектом для исследования свойств квазиодномерных полупроводников. Кзантоворазмерные структуры X - CdS, содержащие систему монздноперсных кластеров CdS высокой концентрации, представляет большой интерес в качестве нелинейной оптической среды, применяемой г быстродействующих оптических переключателях. Кристаллы M-Se. проявляющие эффгк? обратимого фотспотемнения, могут быть использованы в устройствах оптической записи информации с высоко?
ПЛГ'ГНССПР.
-5-основнь'е положения, выносимые на защиту:
-
На основании экспериментальных спектров комбинационного рассеяния света монокристаллов мордонита, содержащих з одномерных каналах адсорбированный селен, и расчетных спектров КР установлено, что в їсаьале морденита селен образует одномерные спиралеобразные цепи с переменным знаком двугранного.угла.
-
На основании сопоставления данных поляризованных спектров комбинационного рассеяния и- оптического поглощения монокристаллов канкринита, содержащих в одномерных каналах селе.ч, и рентген-дифракционных исследований установлено, что в канале канкринита реализуется линейная цепь из атомов So.
-
Исследованы температурные зависимости спектров комбинационного рассеяния и оптического поглощения линейкой цепи селена в каналах канкриьита и обнаружены изменения структуры цепи в интервале температур 50-ЗООК.
-
Показано, что в полостях цеолита X образуются кластеры сульфида кадмия размером ~ 1 нм, проявляющие гигантский синий сдвиг спектра поглощения ( ~ 1,3 эВ) по сравнению с масаизным кристаллом CdS.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на V .Международном симпозиуме по малым частицам и неорганическим кластерам, Кснетанц, Германия, 1990; IV Всесоюзном симпозиуме "Неоднородные электронные состояния", Новосибирск, 1991; VIII Международной конференции пс жидким и аморфным металлам, Вена, Австрия, 1992; IX Международной конференции по цеолитам.. Монреаль. Канада, 1992; II ?оееийско-Японском совещании "Дизайн материи в цеолитах", Санкт-Петербург, 1992; I Российской конференции по Физике полупрб-водников, Н. Новгород, 1993; XIII Всеобщей конференции отделения конденсированных состояний Европейского физического общества. ?е-гексбург, Германия, 1993.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 9 печатных публикациях список, которых приведен г коние автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит :;з евсдг'ния. четырех глаз, заключения и списка цитированной литературы; h;ug.«j на на 162 страницах и содержат 64 рисунка, б їз'лиц и список литературы из і:і9 найменоваций.-
