Введение
Некоторые физические свойства силленитов
Подготовка поверхности и выбор подложки к эпитаксии
Получение плёнок соединений со структурой силленита
Возможность получения плёнок силленита на силлените
Выводы из литературного обзора
Изготовление подложек из монокристаллов Bi12GeO20 и подготовка поверхности подложек к эпитаксии
Оценка себестоимости лазерного элемента на основе монокристаллической пленки (по данным полученным в результате НИР )
Расчет энергетических затрат
Классификация по ПУЭ
Экологическая характеристика темы работы
Навигация
Возможность получения плёнок силленита на силлените
Современная оптоэлектроника
73935
знаков
18
таблиц
12
изображений
2.5 Возможность получения плёнок силленита на силлените.
Будущие высокоёмкие системы оптической связи, как считают A.A. Ballman и P.K. Tien [44], будут состоять из различных пассивных и активных интегральных оптических устройств, функция которых – проводить и манипулировать световыми волнами, несущими информацию. Со времени публикации [44] проводились интенсивные исследования различных тонкоплёночных светодиодов и, связанных с ними, оптических устройств. Работа в этой области [44] выявила, что окончательный успех предлагаемых оптических систем, в основном, зависит от разработки тонкоплёночных материалов, имеющих приемлемые свойства для применения в системах оптической передачи информации.
Авторами работы [52] было обнаружено, что монокристаллические тонкоплёночные материалы подходят для интегральных оптических устройств, так как они имеют малые потери для проводящих волн, относительно просты и недороги в изготовлении.
Авторы [44] обнаружили новый обещающий класс монокристаллических материалов, идеально подходящий для использования как в пассивных, так и в активных тонкоплёночных светопроводящих оптических устройствах.
Светопроводящие устройство [44] состоит из тонкой плёнки прозрачного силленитового материала на основе оксидов висмута, образованной на подложке так же прозрачного силленитового материала на основе оксидов висмута с более низким показателем преломления, чем у плёнки.
Как было показано ранее (глава 1.2.) семейство силленитов включает множество соединений Bi2O3 с оксидами GeO2, SiO2, TiO2, ZnO, Ca2O3, Al2O3, Fe2O3, B2O3, P205 и т.д.… Частичная или полная замена различных ионов силленитов позволяет изменять показатель преломления как плёнки, так и подложки в относительно широком диапазоне. Монокристаллические силленитовые плёнки совершенно прозрачны в видимом и ИК – спектре, обладают низкими потерями на рассеивание и поглощение световых волн.
Кроме того, было обнаружено [44], что силлениты обладают эффектом Фарадея, являются пьезоэлектриками, оптически активными, оптически нелинейными и фотопроводящими материалами.
Использование Bi12GeO20 в качестве подложки в процессе гетероэпитаксиального получения плёнок силленитов очевидно в связи с тем, что германосилленит имеет наивысшую точку плавления из всех соединений силленитов, приведённых в таблице 1.5.1. Подложка, таким образом может быть погружена во все соединения, чьи температуры плавления ниже. Близкое согласование параметров решётки и коэффициента теплового расширения так же дают возможность получить высококачественные эпитаксиальные слои. Соединения приведённые в таблице 1.5.1. удовлетворяют этим требованиям в вариантах, где в качестве подложки использовался германосилленит.
Таблица 1.5.1. [44] | |||
| Состав | Соотношение | Параметр решётки, Å | Температура плавления, °С |
| Bi2O3 – Bi2O3 | 12:1 | 10,12 | 700 |
| Bi2O3 – SiO2 | 6:1 | 10,10 | 900 |
| Bi2O3 – GeO2 | 6:1 | 10,14 | 935 |
| Bi2O3 – TiO2 | 6:1 | 10,17 | 930 |
| Bi2O3 – Ga2O3 | 12:1 | 10,17 | 825 |
| Bi2O3 – Al2O3 | 12:1 | 10,16 | 930 |
| Bi2O3 – Fe2O3 | 19:1 | 10,18 | 825 |
| Bi2O3 – ZnO | 6:1 | 10,20 | 800 |
| Bi2O3 – P2O5 | 12:1 | 10,16 | 900 |
2.6 Влияние легирования на свойства монокристаллов силленита.
2.6.1 Оптические свойства.
Перспективность материалов со структурой силленита в значительной степени объясняются электрооптическими свойствами этих кристаллов, то есть сравнительно малой величиной полуволнового напряжения, а также значительными продольными и поперечными электрооптическими эффектами.
Известно, [53] что легирование Al, Ga, Sr значительно изменяет спектральную зависимость оптического поглощения и диэлектрические свойства монокристаллов. В работе Копылова с сотрудниками [54] исследовано влияние легирования монокристаллов Bi12SiO20 элементами II и III групп на величину и спектральную зависимость U
.
В пространственно-временных модуляторах света типа ПРОМ важно иметь не слишком тонкий слой материала, поскольку к нему прилагается сильное электрическое поле. Коэффициент поглощения определяет максимально допустимую рабочую длину устройства, использующего данный материал.[55] Снижение коэффициента поглощения в области 400-600 нм обеспечивается введением в B12GeO20 0,1 масс % Al2O3 (рис. 1.6.1.)
Рис.1.6.1. Зависимость полуволнового напряжения U от длины волны для легированного силликосилленита:
I. Bi12SiO20;
II. Bi12SiO20 – Al;
III. Bi12SiO20 – Ga;
IV. Bi12SiO20 – Ca;
V. Bi12SiO20 – Sr;
VI. Bi12GeO20.
Такое легирование даёт возможность увеличения максимальной допустимой рабочей длины от 160 мкм для Bi12GeO20 до 3,2 мм для Bi12GeO20 –0,1 масс. % Al2O3 (при работе на длине волны 420 нм), а при записи голограмм на l = 514,5 нм она составит уже 10 мм[55].
Фотопроводность определяет возможность использования силленитов в устройствах записи оптической информации – пространственно-временных модуляторах света (ПВМС). Увеличение фоточувствительности за счёт легирования кристалла позволяет увеличить чувствительность таких устройств, если оно не вызывает увеличения темновой проводимости, уменьшающей время хранения записанной информации. Однако, в электрооптических лампах, управляемых электронным лучом [56] благоприятным условием использования силленитов является подавление фотопроводимости.
Рис.1.6.2. Спектр фоточувствительности кристаллов [57].
1 – Bi12SiO20
2 - Bi12SiO20 – Mn (0,15 масс. % в шихте)
3 - Bi12SiO20 – Cr (0,10 масс. % в шихте)
Значительное уменьшение фотопроводимости отмечено у Bi12SiO20 при легировании Cr и Mn [57](рис. 1.6.2.), Al и Ga (до 0,5 вес. % в расплаве) [58]; у Bi12GeO20 – при легированииCa и Ga [56].
Похожие работы
... Источники излучения. Оптоэлектроника базируется на двух основных видах излучате- лей: лазерах (когерентное излучение) и светоизлучающих диодах (некогерентное излучение). В оптоэлектронике находят применение маломощные газовые, твердотельные и полупроводниковые лазеры. Разрежённость газового наполнения в рабочем объёме обусловливает высокую степень монох- роматичности, одномодовость ...
... оптического квантового генератора - лазера (1960 г.). Примерно в то же время (50-60-е гг.) получили достаточно широкое распространение светоизлучающие диоды, полупроводниковые фотоприёмники, устройства управления световым лучом и другие элементы оптоэлектроники. 1.2. Генерация света. Оптический диапазон составляют электромагнитные волны, длины которых простираются от 1 мм до ...
... Среднее значение: 1.5%. Вывод: коэффициент полезного действия фотодиода согласно полученным данным составил в среднем 1.5%. 5.ПРИМЕНЕНИЕ ФОТОДИОДА В ОПТОЭЛЕКТРОНИКЕ Фотодиод является составным элементом во многих сложных оптоэлектронных устройствах. И поэтому он находит широкое применение. а) оптоэлектронные интегральные микросхемы. Фотодиод может обладать большим быстродействием, но ...
... Cu2S на CdS, имеют красную инжекционную люминесценцию, интенсивность которой линейно менялась с током. Этот процесс, по-видимому, связан, с рекомбинацией через глубокие центры. Применение гетеропереходов. Излучатели. Инжекционный лазер. Инжекционнный лазер представляет собой полупроводниковый двухэлектродный прибор с p-n-переходом (поэтому часто как равноправный используется термин ...
0 комментариев