Анотація до роботи:

Кришеник В.М. Наведена анізотропія та релаксаційні ефекти в аморфних халькогенідах.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.10 – фізика напівпровідників та діелектриків. - Ужгородський національний університет, Ужгород, 2005.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню оптично анізотропних властивостей і релаксаційних перетворень при фізичному старінні та під впливом зовнішніх чинників в термічно осаджених аморфних плівках бінарних систем As-S(Se), розгляду можливостей їх використання в оптоелектронних і інтегрально-оптичних пристроях. Основні результати отримані з допомогою високочутливих хвилеводних методик з резонансним збудженням оптичних мод у плівках.

Досліджено виявлену в свіжоосаджених плівках природну та фотостимульовану оптичну анізотропію (двопроменезаломлення). Вивчено залежності параметру метастабільної природної анізотропії (двопроменезаломлення на рівні 10^-2) від умов виготовлення та хімічного складу. Для плівок As_xS_1-x (0,20x0,40) максимальні значення природного двопроменезаломлення виявлено в околі складу As₂S₅, тоді як в дослідженнях фотоіндукованого двопроменезаломлення спостерігали монотонне зростання параметру анізотропії зі збільшенням вмісту As. На основі аналізу здобутих результатів запропоновано моделі, які пояснюють можливу природу цих явищ. Вони враховують особливості організації нанонеоднорідної структури плівкового середовища та зміни на її локальних (проміжному та мезоскопічному) рівнях.

Досліджено релаксаційні (спонтанні та стимульовані ззовні) зміни параметру анізотропії та показника заломлення плівок бінарних систем As-S(Se) широкого діапазону складів. Виявлена в аморфних плівках природна оптична анізотропія проявляла помітну нестабільність, обумовлену високою вірогідністю релаксаційних трансформацій локальної структури аморфного середовища. Розраховані апроксимаційні залежності релаксаційних змін оптичних параметрів, що підтверджують активаційний, структурно обумовлений характер перетворень.

Вивчено скалярні оптичні ефекти в плівкових хвилеводах на основі аморфного матеріалу системи As-S. Показана можливість реалізації оптоелектронних та інтегрально-оптичних пристроїв з пасивними й активними робочими функціями базових елементів на їх основі.

1. З використанням високочутливого методу дослідження параметрів плівкових хвилеводів у свіжоосаджених аморфних плівках As_xS(Se)_1-x (0,18–2), оптична вісь якої спрямована перпендикулярно до площини плівки. Досліджено закономірності впливу на вказаний ефект хімічного складу, технологічних умов виготовлення, післяконденсаційної теплової та світлової обробок. Появу природної анізотропії, яка максимально виявляє себе для взірців з x@0,270,30, визначає анізотропна на локальному рівні структура свіжоосадженої плівки. Для останньої вважається характерною відначально переважаюча просторова орієнтація шаруватих кластерних утворень, вибудованих на основі с.о. типу AsS_3/2 і S=AsS_3/2; вагомою передумовою створення ефекту визнається присутність частково сепарованих молекулярних фрагментів As₄S(Se)₄, As₄S(Se)₃ та S(Se)_n. Внаслідок активних включень цих молекулярних фрагментів у процеси структурних перетворень стаються найпомітніші релаксаційні зміни оптичних властивостей з відповідною деградацією природної оптичної анізотропії.

2. Засвічування (l=480530 нм) свіжоосаджених аморфних плівок As_xS_1-x (0,18-³): величини показника заломлення вздовж поляризаційних напрямків, орієнтованих паралельно і ортогонально до електричного вектора ініціюючих світлових хвиль, взаємно різняться. Фотостимульована анізотропія залежить від хімічного складу аморфної плівки, поляризаційних характеристик ініціюючих зміни світлових хвиль, попередньо отриманої експозиції світлового опромінення та теплової обробки. Запропонована модель створення фотонаведеної анізотропії в плівках бінарних систем As-S(Se), яка враховує можливість реверсивної реорієнтації “оптично активних” структурних фрагментів, з динамічними перегрупуваннями міжатомних зв’язків за типом перетворень гомополярні As-As « гетерополярні As-S(Se) зв’язки та активному включенні в ці процеси с. о. типу As₄S(Se)₄.

3. Спостережені зміни параметрів плівок As_xS_1-x (0,18x0,43) при фізичному старінні полягають у помітному релаксаційному зростанні показника заломлення і супроводжуються необоротним зменшенням відначально присутньої природної анізотропії (двопроменезаломлення), тоді як товщина плівок залишається практично незмінною. Встановлені кореляції змін оптичних характеристик і переважно полімеризаційних за характером структурних перетворень, які визначаються як необоротне наближення локальної структури аморфної плівки до відповідної структури аналога-скла. Кінетика спостережуваних згасаючих з часом змін оптичних параметрів (показника заломлення й двопроменезаломлення) має активаційний характер і вказує на здійснення механізмів, які відмінним чином виявляють себе на різних етапах фізичного старіння плівок. Досліджена кінетика основних змін визначається хімічним складом, присутністю хімічних добавок у вихідних стеклах, технологічними умовами виготовлення плівки й найкраще апроксимуються квазіекспоненціальними залежностями.

4. В плівкових хвилеводах на основі свіжоосаджених плівок As_xS_1-x (0,18x0,43) виявлено ефект “самозапису” хвилеводною оптичною модою з відносно підвищеною густиною світлового потоку (P=512 Втсм^-2, l=633 нм), спрямованого на ділянку резонансного збудження моди. Ефект полягає в стимульованому світловою дією необоротному зростанні показника заломлення в плівковому хвилеводному каналі. Ефективність “самозапису” модою, трактованого як фотостимульоване прискорення необоротних структурних перетворень, немонотонним чином залежить від вмісту миш’яку в аморфному матеріалі, помітно змінюється з часом фізичного старіння.

5. На підставі отриманих результатів з досліджень фотостимульованих необоротних, динамічних та реверсивних змін показника заломлення та рівня поглинання оптичних хвиль у хвилеводних структурах на базі світлочутливих аморфних плівок системи As-S показана можливість створення на їх основі інтегрально-оптичних пристроїв з пасивними та активними робочими функціями елементів плівкових структур.

Публікації автора:

1. Mikla V.I., Kryshenik V.M. Investigation of anisotropy in as-evaporated amorphous chalcogenide thin films by optical waveguiding// Journal of Non-Crystalline Solids. – 2003. – v.330. – P.33-38.

2. Kryshenik V.M., Mikla V.I. Anisotropic phenomena in as-evaporated amorphous chalcogenide thin films// Material Science & Engineering. – 2003. –v.B100. – P.292-296.

3. Kryshenik V.M., Mikla V.I., Ivanitsky V.P. Evidence for self-organization phenomenon in as-evaporated amorphous chalcogenide films// Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. – 2004. – v.6, No.2. – P. 429-440.

4. Мікла В.І., Кришеник В.М. "Власна" та фотоіндукована анізотропія в свіжовиготовлених аморфних плівках As_xS_1-x// Український фізичний журнал. – 2004. – Т.49, №8. – С.787-792.

5. Кришеник В.М. Релаксаційні процеси в плівкових хвилеводах на основі халькогенідних склоподібних напівпровідників// Науковий Вісник Ужгородського ун-ту. Сер. Фізика. – 2001. – №9. – C.110-120.

6. Кришеник В.М., Мікла В.І., Михалько І.П. Фотостимульована анізотропія в тонких плівках аморфних халькогенідів// Науковий Вісник Ужгородського ун-ту. Сер. Фізика. – 2002. – №11. – C.106-110.

7. Кришеник В.М. Нанонеоднорідність як характерний прояв організації структури аморфних халькогенідів// Наук. Вісн. Ужгородського ун-ту. Сер. Фізика. – 2004. – №15. – C.146-158.

8. Крышеник В.М., Лукша О.В., Иваницкий В.П., Фирцак Ю.Ю., Пригара И.В. Исследование изменений оптических характеристик интегрально-оптических волноводов на основе ХСП при структурном старении// Квантовая электроника (Киев). – 1989. – в.36. – C.45-50.

9. Лукша О.В., Крышеник В.М., Трунов М.Л., Иваницкий В.П. Структурно обусловленые эффекты в оптических аморфных планарных волноводах// Материалы оптоэлектроники. Респ. межвед. научно-техн. сборн., вып.1. – 1992. – Киев: Техника, – C.49-63.

10. Колинько С.А., Крышеник В.М., Лукша О.В., Иваницкий В.П., Пригара И.В., Фирцак Ю.Ю. Исследования структурных превращений и старения аморфных пленок As-S и As-Se для интегральнооптических применений// Мат. Междунар. конф. "Некристаллические полупроводники-89", т.1, – Ужгород, –1989. – C.240-242.

11. Власов В.И., Крышеник В.М., Лесик К.Э., Суран Г.Г. Фотоиндуцированные изменения и релаксационные процессы в тонких пленках As_xS_100-x// Матер. Междунар. конф. "Некристаллические полупроводники-89", т.2, – Ужгород, – 1989. – C.201-203.

12. Кришеник В.М. Релаксаційні зміни властивостей плівок аморфних халькогенідів// Матер. Міжн. наук.-практ. конф. "Структурна релаксація у твердих тілах". – Вінниця. – 2003. – C.178-179.

13. Крышеник В.М., Власов В.И., Лесик К.Э., Пригара И.В. Особенности проявления эффектов оптической анизотропии в пленках ХСП// Тез. докл. конф. “Строение, свойства и применение фосфатных, фторидных и халькогенидных стекол”.– Рига. – 1990. – С.244-245.

14. Крышеник В.М., Колинько С.А., Власов В.И., Лукша О.В., Иваницкий В.П., Пригара И.В., Суран Г.Г., Фирцак Ю.Ю. Стимулированные и релаксационные изменения структуры и оптических характеристик тонкопленочных волноводов на основе ХСП// Тез. докл. второго совещания-семинара "Применение халькогенидных стеклообразных полупроводников в оптоэлектронике", – Кишинев, – 1989. – C.26-27.

15. Лукша О.В., Кришеник В.М., Трунов М.Л., Іваницький В.П. Релаксаційні і стимульовані зміни структури і оптичних характерисиик аморфних планарних хвилеводів// Матер. доп. 5-ї Укр. конф. "Фізика і технологія тонких плівок складних напівпровідників". – Ужгород. – 1992. – C.155-157.

16. Власов В.И., Суран Г.Г., Крышеник В.М. Управление прохождением волноводных мод в ХСП посредством эффекта оптической памяти// Тез. докл. конф. “Строение, свойства и применение фосфатных, фторидных и халькогенидных стекол”. – Рига. – 1990.– С.230.

17. Лукша О.В., Крышеник В.М., Иваницкий В.П. Эффекты в планарных волноводах на основе аморфных пленок ХСП, обусловленные неравновесностью состояний// Тез. докл. 1 Всес. конф. По интегральной оптике. – Ужгород. – 1991. – C.43.

18. Кришеник В.М., Мікла В.І., Михалько І.П. Релаксація в плівкових хвилеводах на основі аморфних халькогенідів// Збірник тез III Міжн. семін. “Оптична пам’ять та оптичний захист, 26 жовтня 2005 р. ”. – Київ. – 2005. – С.20.

19. А.с. 1292599 СССР. Устройство для вакуумного осаждения полупроводниковых халькогенидных слоев/ В.М.Крышеник, И.М.Миголинец, В.Г.Средин, И.П.Шаркань (СССР), №3886816, заявл. 15.02.85.

20. А.с. 1276240 СССР. Способ измерения скорости травления пленок и устройство для его осуществления/ В.М.Крышеник, Ю.Ю.Фирцак, И.П.Пригара, Лукша О.В., Тарнай А.А. (СССР), №3953422, заявл. 10.07.85.

21. А.с. 1501675 СССР. Способ измерения толщины пленочных покрытий/ В.М.Крышеник, Ю.Ю.Фирцак, В.П.Иваницкий, О.В.Лукша (СССР), №4358085/28, заявл. 04.01.88.

22. А.с. 1034472 СССР. Устройство для регистрации инфракрасного излучения/ В.М.Крышеник, Н.И.Довгошей, А.А.Тарнай, Ю.Ю.Фирцак (СССР), №3285656, заявл. 11.05.81.

23. А.с. 1271243 СССР. Интегрально-оптическое устройство/ В.М.Крышеник, И.П.Шаркань, И.М.Миголинец, Житов Н.Б., Микуланинец С.В., Довгошей Н.И., Гаврик Е.В. (СССР), №3737472, заявл. 22.03.84.