Научная статья на тему 'Исследование фазовых равновесий в системах pbte-ga 2Te 3, pbte-in 2Te 3, выращивание новых нелинейных кристаллов PBGA 6te 10, Pbin 6te 10 дальнего ИК диапазона и анализ их свойств '

Исследование фазовых равновесий в системах pbte-ga 2Te 3, pbte-in 2Te 3, выращивание новых нелинейных кристаллов PBGA 6te 10, Pbin 6te 10 дальнего ИК диапазона и анализ их свойств  Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
390
139
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НЕЛИНЕЙНЫЕ КРИСТАЛЛЫ / ГЕНЕРАЦИЯ / ИК ДИАПАЗОН / ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР СВЕТА / NONLINEAR CRYSTALS / GENERATION / IR RANGE / PARAMETRIC OSCILLATOR OF LIGHT

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Аванесов Самвел Андроникович, Бадиков Дмитрий Валерьевич, Бадиков Валерий Владимирович, Панютин Владимир Леонидович, Петров Валентин

Впервые получены и исследованы новые нелинейные материалы PbGa 6 Te 10 и PbIn 6 Te 10 среднего и дальнего ИК диапазона до 30 мкм для лазерных параметрических генераторов света. Разработан новый метод исследования построения бинарных фазовых диаграмм PbTe-In 2 Te 3 , PbTe-Ga 2 Te 3 с использованием данных оптических линейных и нелинейных свойств выращенных монокристаллов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Аванесов Самвел Андроникович, Бадиков Дмитрий Валерьевич, Бадиков Валерий Владимирович, Панютин Владимир Леонидович, Петров Валентин

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Study of phase equilibrium in the PbTe-Ga 2Te 3, PbTe-In 2Te 3 systems, growing of new nonlinear PbGa 6Te 10, PbIn 6Te 10 crystals of far-IR range and analysis of their properties

For the first time we have obtained and investigated new nonlinear PbGa 6 Te 10 and PbIn 6 Te 10 crystals of mid and far infrared range up to 30 mm for laser optical parametric oscillators. In this paper, a new method is proposed to study a construction of binary phase diagrams of PbTe-In 2 Te 3 , PbTe-Ga 2 Te 3 using data on optical linear and nonlinear properties of grown single crystals.

Текст научной работы на тему «Исследование фазовых равновесий в системах pbte-ga 2Te 3, pbte-in 2Te 3, выращивание новых нелинейных кристаллов PBGA 6te 10, Pbin 6te 10 дальнего ИК диапазона и анализ их свойств »

УДК 539.2 ББК 22.37 И 88

Аванесов С.А.

Научный сотрудник физического факультета Кубанского государственного университета, Краснодар, тел. (861) 275-85-49, e-mail: ntlab@kubsu.ru Бадиков Д.В.

- , «

«Кристалл-КубГУ», Краснодар, e-mail: badikovd@gmail.ru Бадиков В.В.

Кандидат геолого-минертогических наук, зав. лабораторией ООО «Малое инвестиционное предприятие «Кристалл-КубГУ», Краснодар, тел. (861) 275-85-49, e-mail: ntlab@kubsu.ru Панютин В.Л.

- , « -

онное предприятие «Кристалл-КубГУ», Краснодар, e-mail: ntlab@kubsu.ru Петров В.

Зав. лабораторией института нелинейной оптики и сверхбыстрой спектроскопии Макса Борна, Берлин, тел. (861) 275-85-49, e-mail: petrov@mbi-berlin.de Шевырдяева Г.С.

Старший научный сотрудник ООО «Малое инвестиционное предприятие «Кристалл-КубГУ», Краснодар, тел. (861) 275-85-49, e-mail: ntlab@kubsu.ru Финтисова А. А.

Научный сотрудник ООО «Малое инвестиционное предприятие «Кристалл-КубГУ», Краснодар, тел. (861) 275-85-49, e-mail: ntlab@kubsu.ru Шеина С.Г.

Научный сотрудник ООО «Малое инвестиционное предприятие «Кристалл-КубГУ», Краснодар, тел. (861) 275-85-49, e-mail: ntlab@kubsu.ru Чижиков В.И.

- , , « -вестиционное предприятие «Кристалл-КубГУ», Краснодар, e-mail: tchijikov2011@yandex.ru

Исследование фазовых равновесий в системах PbTe-Ga2Te3, PbTe-In2Te3, выращивание новых нелинейных кристаллов PbGa6Te10, PbIn6Te10 дальнего ИК диапазона и анализ их свойств*

(Рецензирована)

Аннотация

Впервые получены и исследованы новые нелинейные материалы PbGa6Te10 и PbIn6Te10 среднего и дальнего ИК диапазона до 30 мкм для лазерных параметрических генераторов света. Разработан новый метод исследования построения бинарных фазовых диаграмм PbTe-In2Te3, PbTe-Ga2Te3 с использованием данных оптических линейных и нелинейных свойств выращенных монокристаллов.

: , , , .

Avanesov S.A.

Researcher at the Physical Faculty of the Kuban State University, Krasnodar, ph. (861) 275-85-49, email: ntlab@kubsu.ru

Badikov D.V.

Candidate of Physics and Mathematics, Director of KubSU-Crystals Ltd., Krasnodar, e-mail: badikovd@gmail. ru Badikov V.V.

Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Head of Laboratory of KubSU-Crystals Ltd., Krasnodar, ph. (861) 275-85-49, e-mail: ntlab@kubsu.ru

* Работа выполняется при финансовой поддержке РФФИ и администрации Краснодарского края (грант 13-02-96500).

Panyutin V.L.

Candidate of Physics and Mathematics, Senior Researcher of KubSU-Crystals Ltd., Krasnodar, e-mail: ntlab@kubsu.ru

Petrov V.

Head of Laboratory, Max Born Institute for Nonlinear Optics and Ultrafast Spectroscopy, Berlin, ph. (861) 275-85-49, e-mail: petrov@mbi-berlin.de Shevyrdyaeva G.S.

Senior Researcher of KubSU-Crystals Ltd., Krasnodar, ph. (861) 275-85-49, e-mail: ntlab@kubsu.ru Fintisova A.A.

Researcher of KubSU-Crystals Ltd., Krasnodar, ph. (861) 275-85-49, e-mail: ntlab@kubsu.ru

Sheina S.G.

Researcher of KubSU-Crystals Ltd., Krasnodar, ph. (861) 275-85-49, e-mail: ntlab@kubsu.ru Chizhikov V.I.

Doctor of Physics and Mathematics, Professor, Leading Researcher of KubSU-Crystals Ltd., Krasnodar, e-mail: tchijikov2011@yandex.ru

Study of phase equilibrium in the PbTe-Ga2Te3, PbTe-In2Te3 systems, growing of new nonlinear PbGa6Te10, PbIn6Te10 crystals of far-IR range

and analysis of their properties

Abstract

For the first time we have obtained and investigated new nonlinear PbGa6Te10 and PbIn6Te10 crystals of mid and far infrared range up to 30 mm for laser optical parametric oscillators. In this paper, a new method is proposed to study a construction of binary phase diagrams of PbTe-In2Te3, PbTe-Ga2Te3 using data on optical linear and nonlinear properties of grown single crystals.

Keywords: nonlinear crystals, generation, IR range, parametric oscillator of light.

Введение

Широко известны и используются в различных областях техники нелинейные преобразователи частоты ультрафиолетового, видимого, ближнего и среднего инфракрасного излучения. Область прозрачности преобразователей частоты не превышает 16 мкм. Расширение диапазона преобразования когерентного излучения в дальнюю инфракрасную область до 25-30 мкм представляет важную научную и техническую задачу. Решение этой проблемы позволит изучить влияние среднего и дальнего ИК излучения на биохимические процессы живых организмов, проводить абляцию, а также решить задачу по разделению радиоактивных изотопов при переработке отработанного топлива в атомных реакторах. Цель лазерной абляции состоит в удалении определенного объема ткани биологического объекта в жизненно важных структурах тела, таких как мозг или глаза, оставляя биологически жизнеспособными ткани, прилегающие к облученной области.

Использование нелинейных кристаллов для среднего и дальнего инфракрасного излучения в параметрических генераторах света при накачке сверхкороткими импульсами приведет к созданию новых типов приборов. Большая ширина спектра пропускания у таких преобразователей позволяет сжать импульс до 10 фс. Если обеспечить синхронизацию фазовой скорости с групповой скоростью, то можно получить лазерное излучение со сверхкороткими импульсами. Такая система будет формировать аттосе-кундные импульсы, длительность которых сопоставима с периодом вращения электрона вокруг ядра. Лазерные источники сверхкоротких импульсов ИК диапазона на нелинейных кристаллах станут важным инструментом для изучения фундаментальных процессов, таких как динамика внутризонных переходов в квантовых системах, динамика носителей тока в полупроводниках, релаксация колебательных мод в молекулах, визуализация движений электронов в полупроводниках и внутризонных переходах. Кроме того, на порядки возрастут выходные мощности параметрических генераторов света.

К перспективным нелинейным материалам для преобразования частоты дальнего ИК диапазона с широким спектром пропускания можно отнести соединения, кристаллизующиеся в структуре Р-Мп. Этот термин применяется к фазам, содержащим подструктуры атомов неметаллов (Те -, I", у которых проявляется топология Р-Мп и дырки междоузлий заполняются атомами металла либо в беспорядочном, либо в упорядоченном виде. К ним относятся соединения РЬОабТею, РЬ1п6Тею, СаОа<5Те10, 8п1п6Те10, 1п7Те10 с точечной группой симметрии Бз(32) и пространственной группой Я32 (Б3 ) [1, 2]. Они прозрачны в среднем и дальнем ИК диапазонах спектра, потенциально имеют повышенные пьезоэлектрические, электрооптические и нелинейно-оптические свойства.

Целью данной работы является разработка технологии синтеза и роста новых нелинейных соединений, исследование фазовых диаграмм состояния бинарных разрезов РЬТе-1п2Те3, РЬТе-Оа2Те3 для поиска полей устойчивости соединений и наличия фаз переменного химического состава в координатах состав-температура.

Анализ систем РЬТе-Оа2Те3 и РЬТе-1п2Тез

В литературе известны работы по исследованию систем РЬТе-Оа2Те3 [3] и РЬТе-1п2Те3 [4], в которых впервые приведены тройные соединения РЬОа6Те10 и РЬ1п6Те10 с инконгруэнтным характером плавления.

Диаграммы состояния систем РЬТе-1п2Те3, РЬТе-Оа2Те3 мы вначале исследовали методами физико-химического анализа: дифференциально-термическим (ДТА), рентгенофазовым (РФА) и микроструктурным. Это классический общепринятый подход исследования, который с высокой степенью точности позволяет обозначить области твердых растворов переменного химического состава [5].

Исходными материалами для синтеза сплавов в разрезах бинарных систем и выращивания монокристаллов служили галлий марки Гл-000, индий Ин-000, свинец С-3

0000, теллур ТВ-4. Сплавы синтезировали в вакуумированных до (10- Па) кварцевых ампулах. При температуре синтеза 950°С расплавы выдерживали в течение 3-х часов при непрерывном перемешивании, а затем охлаждали в режиме выключенной печи. Для приведения в равновесное состояние сплавы отжигали. Температуры отжига составляли 400, 500, 600°С, продолжительность - 10 суток.

Однако в указанных системах мы не могли обнаружить изменения параметров решетки вдоль изотермических разрезов на основе тройных соединений РЬОа6Те10 и РЬ1п6Те10. Съемку дифрактограмм и рентгенофазовый анализ РЬОа6Те10 и РЬ1п6Те10 выполняла Т. Свиридова в НИТУ «МИСиС» г. Москва (рис. 1, 2).

К сожалению, технически невозможно было контролировать химический состав растущих кристаллов как в радиальном направлении, так и вдоль направления роста.

Ю 20 30 40 50 60 70 80 ЭО ЮО НО

Рис. 1. Дифрактограмма РЬОа6Теш. Излучение Со. Длина волны излучения (А) 1,79021. Интервал и шаг съемки по 2*0°: 5,000-150,000; 0,100. Экспозиция на точку съемки (с) 4,0

Таблица 1

Количественный анализ дифрактограммы PbGa6Te10

Фаза Стр. тип Об. доля, % Вес. доля, % Периоды, анг.

PbTe10Ga6 hP 102/1 100,0±0,0 100,0±0,0 а=14,452 с=17,732

Рис. 2. Дифрактограмма РЫп6Те10. Излучение Со. Длина волны излучения (А) 1,79021. Интервал и шаг съемки по 2*0°: 5,000-150,000; 0,100. Экспозиция на точку съемки (с) 4,0

Таблица 2

Количественный анализ дифрактограммы PbIn6Te10

Фаза стр. тип Об. доля, % Вес. доля, % Периоды, анг.

PbIn6Te10 hR35/3 100,0±0,0 100,0±0,0 а=14,961 с=18,610

Периоды решетки у PbGa6Te10 а=14,452 А и с=17,732 А, для PbIn6Te10 а=14,961 А и с=18,610 А. Ошибка в определении периодов может быть оценена из соотношения Ad/d=Aa/a=Ac/c=0,001, где d - межплоскостное расстояние. Изменение параметров решетки в области твердых растворов у PbGa6Te10 и PbIn6Te10 незначительное и составляет 0,001 А как для а, так и с. Это не позволило нам провести точные границы области твердых растворов переменных химических составов.

Тем не менее, на кристаллах, выращенных методом Бриджмена-Стокбаргера, мы наблюдали изменение оптических характеристик вдоль направления роста. Такое изменение оптических свойств характерно для твердых растворов. Наличие области твердых растворов переменного химического состава тройных соединений заметно влияет на ширину запрещенной зоны и соответственно на изменение края полосы пропускания в коротковолновой области спектра, показатели преломления no, ne, величину двулучепре-ломления, дисперсию значений показателей преломления на различных длинах волн в диапазоне 1,3-30 мкм, фазовый синхронизм при взаимодействии лазерных частот [6-9].

Использование линейных и нелинейных оптических свойств для построения бинарных фазовых диаграмм

Для исследования оптических линейных и нелинейных свойств твердых растворов переменных химических составов на основе PbIn6Te10 (PIT) и PbGa6Te10 (PGT) и оценки общего вида фазовых диаграмм мы впервые вырастили крупные кристаллы этих соединений. Для синтеза были использованы особо чистые элементы: свинец, теллур, галлий и индий.

Температуры плавления составили (630±5)°С для РЬ1п6Те10 и (730±5)°С для РЬОа6Те10. Монокристаллы были выращены со скоростью 6 мм в сутки, температурный градиент в зоне кристаллизации составлял 10-15°С/см. Охлаждение проводили в режиме выключенной печи.

В системе РЬТе-1п2Те3 на ориентированные затравки выращены 5 монокристаллов, составы которых смещались на 2 мол. % от РЬ1п6Те10 в сторону компонента 1п2Те3. Аналогичные опыты были проведены в системе РЬТе-Оа2Те3.

Ориентировка затравочного кристалла была выбрана вдоль нормали к плоскости (330), определенной в кристаллографических координатах и в направлении, совпадающем с условиями фазового синхронизма при ГВГ СО2 лазера на 10,6 мкм.

Выращенные монокристаллы в области твердых растворов на основе РЬОа6Те10, РЬ1п6Те10 и с избытком Оа2Те3 и 1п2Те3 соответственно имели хорошее оптическое качество. Рост проходил в двухфазовых областях с непрерывно изменяющимся химическим составом. Для примера приведем спектры пропускания, измеренные на спектрофотометрах МС-311 и Регкт-Е1шег 577 по высоте выращенного монокристалла РЬ1п6Те10 (рис. 3, 5). Из рисунка 3 видно, что в нижней части образец соответствует стехиометрическому составу РЬ1п6Те10 и имеет больший показатель преломления, меньшую ширину запрещенной зоны по сравнению с верхней частью. Наблюдается плавное изменение оптических свойств по высоте кристалла.

%

Рис. 3. Спектры пропускания (б), измеренные по высоте выращенного монокристалла РЬІп6Тею, цифрами 1-8 обозначено расстояние (а)

Аналогичные спектры пропускания получены на монокристаллах, выращенных в системе РЬТе-Оа2Те3, только с небольшим смещением края полосы поглощения в коротковолновую область спектра.

Таким образом, рост кристаллов тройных соединений проходит в двухфазовых областях переменных химических составов и точки пересечения кривых солидуса и ликвидуса на фазовых диаграммах находятся не у составов тройных соединений РЬІп6Те10 и РЬОа6Те10, а сдвинуты от них в сторону РЬТе.

Однако попытка получить монокристаллы тройных соединений на основе твердых растворов РЬОабТе10 и РЬІп6Те10 из составов, отвечающих максимумам температур плавления, т.е. с избытком 1,5 и 1 мол. % РЬТе соответственно, не увенчались успехом. Об-

разцы в этом случае росли в виде больших разориентированных блоков и часто имели дендритные образования. Тем не менее, исследования линейных и нелинейных свойств, проведенные на отдельных блоках по высоте, показали их оптическую однородность, что подтверждает смещение максимума температуры плавления в сторону РЬТе.

Также по высоте кристалла РЬ1п6Те10 были проведены исследования границы поглощения, определенной при уровне 1 см-1, двулучепреломления на 10,6 мкм, угла фазового синхронизма для ГВГ типа ее-о при 10,6 мкм.

Элемент, изготовленный для измерения пропускания, имел толщину 20,8 мм с нормалью, которая была параллельна оптической оси. Это обеспечило возможность измерения пропускания вблизи коротковолновой границы поглощения при обычной поляризации по всей высоте образца. Как выяснилось, для данной толщины уровень поглощения 1 см-1 оказался наиболее подходящим, и мы измерили его с шагами от 5 до 7 мм. Длина волны, при которой достигается этот уровень поглощения, представлена на рисунке 4(а) в зависимости от высоты були (расстояние от нижней части).

1640

1620

2

1600

гР

ч 1580

о

т

<й 1560

X

Е

§ 1540

1520

(а)

10 20 30 40

Высота кристалла, мм

50

0.050

а>

9С 0.045

<0 ч

о п 4> £Х 0.040

с й> 0.035

р4 m l=t 0.030

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0.025

<Ъ)

10 20 30 40 50

Высота кристалла, мм

ф

Рис. 4. Зависимости границы поглощения (на уровне 1 см'1) (а), двулучепреломления (кружочки) и угла фазового взаимодействия для ГВГ типа ее-о при 10,6 мкм (квадратики) от расстояния по высоте монокристалла РЬ1п6Те10 (Ь)

Были изготовлены две призмы для измерения показателей преломления. Одна из них соответствовала высоте 10-15 мм, другая - высоте 47-52 мм. В обоих случаях апертура не превышала 1 см (рис. 6). Наиболее важным наблюдением представляется то, что в районе 2 мкм в пределах погрешности измерений обыкновенный показатель преломления имеет неизменную величину (и0=3,070±0,005) как в верхней, так и в нижней частях були. Таким образом, можно заключить, что показатель преломления для обыкновенной волны лишь незначительно зависит от высоты. Однако показатель преломления для необыкновенной волны демонстрирует другое поведение. В указанном выше спектральном диапазоне пе (низ)-п (верх)=0,025. Эта разница достаточно значительна, принимая во внимание, что двулучепреломление в нижней части составляет А«(низ)=0,05.

wavelength Qjm] Рис. 6. Призмы из PbIn6Te10, Рис. 7. Оптический

изготовленные для измере- элемент PbIn6Teio

Рис. 5. Спектр пропускания РЫпзТею ний показателя преломления

Тот же элемент для измерений пропускания затем был использован для изучения зависимости угла фазового синхронизма при генерации второй гармоники от высоты (рис. 7). Процесс ГВГ типа ee-o был осуществлен посредством импульсов (100 нс, 25 мДж) С02-лазера, работающего на 10,6 мкм с частотой следования импульсов 1-2 Гц. Диаметр пучка на образце на уровне 1/e , был 1,5 мм. Элемент сканировался по высоте с шагом 5 мм, измеряемый при каждом шаге внешний угол 0ext для получения максимального ГВГ сигнала, определялся как угол между пучком и нормалью к плоскости с точностью 0,1o. Угол фазового синхронизма 0pm рассчитывался из 0pm=0int+0, используя sin0ext=ne(0int+0)sin0int. В соответствии с оценкой ошибка в определении 0pm при этом допущении была менее 0,05o. Результаты представлены на рисунке 4(Ь) совместно с двулу-чепреломлением An=ne(A,F)-no(A,F) при А^=10,6 мкм, которое рассчитывалось из углов фазового синхронизма при использовании no(A,F/2)=ne(V, 0pm) и при допущении, что no(A,F/2) и no(V) неизменны по высоте були. Можно видеть, что двулучепреломление и угол фазового синхронизма по высоте кристалла изменяются в больших пределах.

Такие же исследования были проведены на кристаллах PЬGa6Te10. Область прозрачности кристалла определяли по спектрам пропускания пластины толщиной 3,9 см на спектрофотометрах МС-311 и Perkin-Elmer 577 в диапазонах от видимого до 2,5 мкм и от 2,5 до 30,мкм соответственно. По уровню поглощению 0,3 см-1 PЬGa6Te10 прозрачен в диапазоне [1,4-22,5] мкм. Измерение дисперсии главных значений показателей преломления проводили по автоколлимационному методу в спектральном диапазоне 1,5-10,4 мкм на призме с преломляющим углом около 16° и апертурой граней 12х14 мм2. Погрешность измерений не превышала 0,005. Кристалл PGT одноосный, отрицательный, характерная величина двулучепреломления 0,0005 в диапазоне [2,0-10,0] мкм. Двулучепреломление у него на порядок меньше чем у PIT и поэтому фазовый синхронизм не возможен в диапазоне 1,5-25 мкм [7].

Несмотря на то, что в литературе структура PGT описывается точечной группой симметрии D3(32), объяснить изменение оптического знака с положительного на отрицательный можно только за счет изменения точечной группы симметрии, которая может возникать за счет упорядочения в кристалле вакансий.

Диаграммы состояния разрезов PbTe-Ga2Te3 и PbTe-In2Te3

По результатам исследований построены диаграммы состояния разрезов PbTe-Ga2Te3 и PbTe-In2Te3. Пересечения кривых солидуса областей твердых растворов с эвтектическими прямыми находили по правилу рычага, используя данные по составам эвтектических точек, массы веществ эвтектических составов, выделившихся на заключительной стадии кристаллизации и соотношения количеств тройных теллуридов с соответствующими компонентами PbTe, In2Te3 или Ga2Te3 в эвтектиках.

В системе PbTe-Ga2Te3 установлено существование тройного соединения состава PbGa6Te10, плавление этого соединения протекает не по перетектической реакции [3], а имеет конгруэнтный характер плавления без разложения. Кроме этого на основе соединения PbGa6Te10 имеется область твердых растворов переменного химического состава от PbGa6Te10 как в сторону компонента Ga2Te3, так и PbTe. Максимум температуры плавления области твердых растворов на основе PbGa6Te10 смещен в сторону 1,5 мол. % PbTe и составляет 730°С. Область твердых растворов у PbGa6Te10 изменяется от состава 27 мол. % PbTe и 73 мол. % Ga2Te3 до 19 мол. % PbTe и 81 мол. % Ga2Te3. Ограниченные твердые растворы на основе PbGa6Te10 образует с теллуридом свинца эвтектику состава 43 мол. % Ga2Te3, температура плавления которой 678°С, а с Ga2Te3 эвтектику состава 87 мол. % Ga2Te3, при температуре плавления 670°С (рис. 8).

Рис. 8. Диаграмма состояния системы РЬТе-Оа2Те3

В системе РЬТе-1п2Те3, также как и в системе РЬТе-Оа2Те3, установлено существование тройного соединения состава РЬІп6Те10, имеющего конгруэнтный характер плавления и область твердых растворов переменного химического состава. Максимум температуры плавления твердых растворов на основе РЬІп6Те10, также как и твердых растворов на основе РЬОа6Те10, смещен в сторону РЬТе на 1 мол. % и составляет 630°С.

Область твердых растворов у РЬІп6Те10 изменяется от состава 30 мол. % РЬТе и 70 мол. % Іп2Те3 до 17 мол. % РЬТе и 83 мол. % Іп2Те3. Ограниченные твердые растворы на основе РЬІп6Те10 образует с теллуридом свинца эвтектику состава 35 мол. % Іп2Те3, температура плавления которой 610°С, а с Іп2Те3 эвтектику состава 90 мол. % Іп2Те3, при температуре плавления 600°С (рис. 9).

г, 0с

Рис. 9. Диаграмма состояния системы РЬТе-1п2Те3 Выводы

Новый кристалл РЫпбТею одноосный, положительный, относится к тригональной сингонии. Диапазон прозрачности кристалла составляет 1,5-30 мкм. При этом спектр пропускания не имеет поглощения в среднем и дальнем ИК диапазоне. Коэффициент поглощения не превышает 0,05 см-1. Показатель преломления РЬ1п6Те10 в зависимости от

длины волны принимает значения от 3 до 3,2. Дисперсия лежит в пределах 0,03-0,05. Коэффициент нелинейности этого материала 51 пм/В, что значительно превышает значения у таких широко известных кристаллов, как Л§ОаБ2 (13 пм/В) и Л§ОаБе2 (33 пм/В). Высокий нелинейный коэффициент в сочетании с таким широким пропусканием может сделать его уникальным материалом для нелинейного частотного преобразования в среднем

3+

и дальнем ИК спектральных диапазонах. Он может накачиваться посредством Ег -лазерного источника, работающего в спектральном диапазоне 2,9 мкм, Сг2+-лазерами в спектральном диапазоне 2,5 мкм (не имея при этом существенного двухфононного поглощения) или даже, после снижения остаточных потерь, в диапазоне вблизи 2 мкм, наподобие хорошо известных мощных Но3 - или Тт3+-лазерных систем.

Примечания:

1. Deiseroth H.J., Muller H.D. Structural relations in the family of nonmetallic filled p-manganese phases: the new members AGa6Te10 (A:Sn,Pb) and PblneTe^ // Z. Anorg. Allg. Chem. 1996. No. 622 (3). P. 405-410.

2. Kienle L., Deiseroth H.J. SnAl6Te10, SnGa6Te10 and PbGaeTe10: superstructures, symmetry relations and structural chemistry of filled p-manganese phases // Z. Kristallogr. 1998. No. 213 (11). P. 569-574.

3. PbTe-Ga2Te3 / . . -

ранец, ТТ. Дедегкаев, 1U.M. Дугужев [и др.] //

. . . . 1987. .

23, 7. . 1221-1224.

4. . ., . ., . .

Исследование полупроводниковых сплавов системы PbTe-In2Te3 // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1980. Т. 16, № 2. С. 264-267.

5. : PbTe-In2Te3, PbTe-Ga2Te3, PbGa6Te10-PbIn6Te10, PbGa6Te10- aGa6Te10, PbIn6Te10- aIn6Te10 поиска новых нелинейных кристаллов дальнего ИК диапазона / С.А. Аванесов, Д.В. Бадиков,

. . [ .] // конденсированных сред: материалы XIX Все-рос. конф. Краснодар, 2013. С. 214-218.

6. -

2 25

/ . . , . . , . . -

ков [и др.] // Оптика и спектроскопия конденсированных сред: материалы XIV Всерос.

конф. Краснодар, 5-11 окт. 2008 г. С. 74-78.

7. / . . , . . , . . [

.] // -

: VII . . -

нодар, 18-24 сент. 2011 г. С. 251-254.

8. New nonlinear crystal for three-wave interactions with transmission extending from 1,7 to 25 ^m / V. Badikov, D. Badikov, G. Shevyrdyaeva [et al.] // Nonlinear Optics, OSA Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2011), paper NMA2.

9. PbIn6Te10: new nonlinear crystal for three-wave interactions with transmission extending from 1,7 to 25 ^m / S. Avanesov, V. Badikov, A. Tyazhev [et al.] // Optical Materials Express. 2011. Vol. 1. Iss. 7. P. 1286-1291.

URL: http://dx.doi.org/10.1364/OME.L001286.

References:

1. Deiseroth H.J., Muller H.D. Structural relations in the family of nonmetallic filled p-manganese phases: the new members AGa6Te10 (A:Sn,Pb) and PblneTe^ // Z. Anorg. Allg. Chem. 1996. No. 622 (3). P. 405-410.

2. Kienle L., Deiseroth H.J. SnAl6TeJ0, SnGa6TeJ0 and PbGa6TeJ0: superstructures, symmetry relations and structural chemistry of filled -manganese phases // Z. Kristallogr. 1998. No. 213 (11). P. 569-574.

3. The research of PbTe-Ga2Te3 system / S.M. Baranets, T.T. Dedegkaev, Sh.M. Duguzhev [etc.] // The USSR AS news. Unorgan. materials. 1987. Vol. 23, No. 7. P. 1221-1224.

4. Rogacheva E.I., Panasenko N.M., Seregin P.P. The research of semiconductor alloys of PbTe-In2Te3 system // The USSR AS news. Unorgan. materials. 1980. Vol. 16, No. 2. P. 264-267.

5. The research of phase equilibrium in systems: PbTe-In2Te3, PbTe-Ga2Te3, PbGa6Te10-PbIn6Te10, PbGa6Te10-Saga6te10, PbIn6Te10-Sain6te10 for the search of new nonlinear crystals of distant infrared range / S.A. Avanesov, D.V. Badikov, V.V. Badikov [etc.] // Optics and spectroscopy of the condensed matters: materials of the XIX All-Russian conf. Krasnodar, 2013. P. 214-218.

6. New nonlinear crystals for three-wave interactions in the range from 2 to 25 microns / S.A. Avanesov, D.V. Badikov, V.V. Badikov [etc.] // Optics and spectroscopy of the condensed matters: materials of the XIX All-Russian conf. Krasnodar, 5-11 Oct. 2008. P. 74-78.

7. Optical properties of lead tellurium gallate / S.A. Avanesov, D.V. Badikov, V.V. Badikov [etc.] // Optics and spectroscopy of the condensed matters: materials of the XIX All-Russian conf. Krasnodar, 18-24 Sept. 2011. P. 251-254.

8. New nonlinear crystal for three-wave interactions with transmission extending from 1,7 to 25 ^m / V. Badikov, D. Badikov, G. Shevyrdyaeva [et al.] // Nonlinear Optics, OSA Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2011), paper NMA2.

9. PbIn6Te10: new nonlinear crystal for three-wave interactions with transmission extending from 1,7 to 25 ^m / S. Avanesov, V. Badikov, A. Tyazhev [et al.] // Optical Materials Express. 2011. Vol. 1. Iss. 7. P. 1286-1291.

URL: http://dx.doi.org/10.1364/OME.L001286.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.