Садовская Л.Я., Власова С.В. Елина Е.В.

Днепропетровский национальный университет

ВОЗМОЖНОСТИ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ДИТЕЛЛУРИТОВ

Теллуриты составляют  малоизученный структурный класс материалов. Интерес к синтезу и исследованию физических свойств этой группы соединений стимулирован замечательными акустооптическими свойствами кристаллов парателлурита и широким использованием их при создании различных устройств [1]. Перспективность ТеО2 побудила авторов работы [2] провести теоретическую оценку акустооптического критерия для теллуритов различных металлов. Для этого рассчитывался усредненный критерий акустооптического взаимодействия М2, определяющий эффективность взаимодействия света с упругой волной в кристалле:

       n6 p2

М = –––– ,

     ρ v3

 

где n – показатель преломления, p – фотоупругая постоянная,   ρ   - плотность вещества,  v – акустическая скорость.

Предварительный оценочный расчет значений М2 на основе доступных характеристик материалов показал, что относительно высокими значениями М2 обладают теллуриты свинца, висмута, меди. Например, М2 для Ві2ТеО5 в 1,5 раза выше М2 для ТеО2.

Круг рассмотренных в [2] теллуритов не включал дителлуритов  щелочноземельных элементов кадмия, кальция, стронция. Поэтому в данной работе приведена оценка М2 для кристаллов СdTe2O5. Согласно [3] СdTe2O5 имеет коэффициент преломления в направлении, перпендикулярном плоскости спайности n = 2,58 + 0,03 для  λ = 0,55 мкм, что значительно превышает коэффициент преломления ТеО2 (n = 2,26 для  λ = 0,63 мкм [4]). Плотность материала приведена в таблице.

Определение скорости распространения звука в дителлуритах проводилось методом наложения импульсов  [5]. Звуковая волна распространялась перпендикулярно к плоскости (001) кристалла СdTe2O5, а ее плоскость поляризации была направлена вдоль плоскости спайности. Согласно приведенным результатам скорость распространения звуковой сдвиговой волны вдоль перпендикуляра к (001)  V ~ 800 м/с, что несколько превышает скорость упругих волн в кристаллах ТеО2.

Единственным параметром, неизвестным для СdTe2O5 при определении М2 остается величина фотоупругой постоянной р. В работе [2] при расчете усредненного М2 использовали максимально ожидаемое значение р, которое для нерастворимых окислов |Pmax| = 0,21. Мы при определении М2 используем фотоупругую постоянную ТеО2  р =0,16. Тогда для СdTe2O5 :

М2 = 2,37 10 -15 с3~ 2400 10-18 с3

что  почти в 3 раза превышает значение М2 для парателлурита.

Такое значение М2 показывает, что кристаллы СdTe2O5 являются благоприятным объектом для дальнейшего экспериментального изучения в плане возможности использования в акустооптических устройствах.

В других сегнетоупругих дителлуритах величина n  была оценена в ближней ИК области спектра прозрачности кристаллов, где наблюдались интерференционные полосы . Значения λ1 и λ2, в интервале между которыми определен средний коэффициент преломления, а также толщины образцов и вычисленные значения n приведены в таблице. Как видно из этой таблицы, кристаллы СαTe2O5 имеют еще более высокое значение n. Однако существенным недостатком кристаллов СαTe2O5 является их полидоменная структура. В отличие от СαTe2O5 кристаллы  СdTe2O5, полученные методом Чохральского, монодомены, а высокое значение коэрцитивных механических полей гарантирует сохранение монодоменного состояния при различных механических нагрузках.

 

Материал

d, мкм

λ m, мкм

λ m -1, мкм

n

Сα Te2 O5

13

8,57

9,075

2,96

Sr Te2 O5

13

9,0

9,75

2,25

Сd Te2 O5

10

8,41

9,25

2.32

 

Акустические устройства могут быть не единственными сферами возможного использования дителлуритов. Применение могут найти и другие физические свойства этих кристаллов. Например, широкая полоса пропускания, хорошо развитая плоскость спайности, обеспечивающая получение тонких кристаллических пластин, могут найти применение при создании оптических окон в видимой и инфракрасной области спектра.

 

ЛИТЕРАТУРА

1.                     Дьелесан Э., Руайе Д. Упругие волны в твердых телах. –М., Наука, 1982. -424 с.

2.                     Долгих В.А., Поповкин Б.А. Оценка акустооптического критерия для некоторых теллуритов. – Изв. АН СССР, сер. Неорг. матер., 1978, т.14, № 4, с.748-751.

3.                     Уханов Ю.И. Оптические свойства полупроводников. –М., Наука, 1977, -366с.

4.                     Акустические кристаллы. Справочник под ред. Шаскольской М.П. М., Наука, 1982, -632с.

5.                     Антоненко А.М., Волнянский М.Д. Установка для точного измерения скорости ультразвука методом совмещения импульсов.- Приборы и техника эксперимента, 1979, № 3, с.148-150.