Введение к работе
Актуальность темы. Создание новых технологий по изготовлению гетерогенных стекол, представлявших собой ансамбль мпкрокристаллов, выращенных в прозрачной диэлектрической матрице, стимулировало ряд научных исследований, направленных, в частности, на изучение магнитооптических свойств подобних систем. В настоящее время теоретические работы, посвященные списанию магнитооптических свойств подобных гетерогенных стекол в магнитном поле без учета аффектов размерного квантования и пространственной дисперсии, базируется в основном на методе эффективного тензора диэлектрической проницаемости гетерогенной среды и ограничиваются позтому размерами микрокристаллов много меньших длины волны падающего света х . Теоретические исследования магнитооптических свойств подобных гетерогенных систем в случае, когда размеры мпкрокристаллов соизмеримы с х не наилп пока своего отражения в литературе, хотя разработанная методика выращивания, мпкрокристаллов в обЪеме матрицы стекла позволяет направленно варьировать их размер в широких пределах: от нескольких десятков до тысяч ангстрем. Это подчеркивает актуальность исследования, направленного на изучение размерной .зависимости магнитооптических свойств гетерогенных стекол. Актуальность подобных исследований в случае полупроводниковых включении состоит также еще и в том, что в настоящее время отсутствуют теории, описывающие магнитооптические свойства гетерогенных стекол с учетом аффектов размерного квантования и пространственной дисперсии в окрестности частоты экептонного резонанса.
Цель работы. Цель работы состояла в теоретическом исследовании размерной зависимости линейных магнитооптических эффектов для гетерогенных систем о однородными сферическими включениями кубической сиьгонпп (классов симметрии г^, т, ,о ) в слабом магнитном поле. При нтом в качестве объектов исследования выбирались гетерогенные стекла с ультрадисперсной фазой феррита кобальта, а также системы, представляющие собой ансамбль сферических полупроводниковых микро-кристаллов, выращенных в прозрачной диэлектрической матрице силикатного стекла .
Задачи исследования. В рамках поставленной цели были решены
следующие задачи:
і .С помощью формализма дпадьой функции Грина получено в 1-ом оорневоксм приближении метода искаженных волн t'MllB) решение задачи
светорассеяния на однородном изотропном шаре в слабом магнитном поле без учета эффектов пространственной дисперсии и размерного квантования.
г. Построена амплитудная асимптотическая матрица рассеяния для изотропного однородного шара в магнитном поле без учета с фектов пространственной дисперсии и размерного квантования.
з. Для монодисперсного ансамбля магнитооптических сферический частиц произвольного радиуса получены в приближении однократного рассеяния выражения для эффекта Фарадея и магнитного циркулярного дихроизма в направлении вперед.
л. Кз основании общего квзнтовомеханического расчета получен в окрестности изолированного [Г х Г ]1е-экситона общий вид макротензора диэлектрической проницаемости с . .(u,k,H ) для полупроводникового монокристалла класса симметрии Td в слабом магнитном поле.
-
С помощью формализма диадной функции Грина в интегральном виде решена задача светорассеяния на однородном изотропном шаре с учетом пространственной дисперсии в окрестности частоты изолированного 1в-экситона. Получена функция Грина этой задачи.
-
С помощью формализма диадной функции Грина в 1-ом борноЕс-ком приближении МПЗ получено решение задачи светорассеяния на полупроводниковом шаре в слабом магнитном поле с учетом пространственной дисперсии в окрестности частоты [Г? * Г Jis-экситона.
-
В приближении однократного рассеяния получено выражение для эффекта Фарадея в направлении вперед для моноднсперсного слоя полупроводниковых частиц радиуса много меньших \ с учетом эффектов размерного квантования.
Защищаемые положения и их научная новизна.
-
С помощью формализма диадной функции Грина получено в 1-ом борновском МИВ решение задачи светорассеяния на однородном изотропном шаре е слабом магнитном поле без учета эффектов пространственной дисперсии и размерного квантования.
-
Спектры фарадеевского вращения (СФВ) и спектры циркулярного дихроизма (СЦД) моноднсперсного ансамбля частиц радиуса порядка \о имеют качественно иной (несимбатньгй) вид по ераЕненив с СФВ и СЦД массивного монокристалла, а также имеют при этом ярко-выраженнус размерную зависимость, которая целиком обусловлена размерной зависимостью сечений поглощения и рассеяния циркулярно-полярпзованных компонент падащей на частицу линейно-поляризованной волны.
3. Процессы поглощения и процессы рассеяния цнркулярно-
поляризованных компонент линейно-поляризованной волны, па даше .'і ка магнитооптическую частицу радиуса порядка \п, 'даст в эффект Фарадея и магнитный циркулярнь-й дихроизм вклады одного порядка.
4. С псмсїїье формализма дпадной функции Грика з интегральном виде решена задача светорассеяния нз однородном изотропном шаре с учетом пространственной дисперсии в окрестности частоты изолированного іь-зксптона с простым параболическим законом дисперсии. Получена функция Грина итоп задачи. С пометы, полученной функции Грина, в 1-ом борновскоч приближении У.ПЗ решена задача светорассеяния на полупроводниковом іііаре в слабом магнитном поле с учетом пространственной дисперсии s окрестности частоти is-эксптона
ь. СФВ гетерогенно:'! системи нолупроводкпк-мзтрпцз в окрестности частоты [Г., х Г ] is-зкснтокз для радиусов полупроводниковых млх-рокрпстзллор. мно"о больших, чем ооровекпи радиус эксктона, но много меньших х , имеет структуру, обусловленную размерным квантованием светозкентона в полупроводниковом і::аре. При зт.іч с увеличением радиуса мпкрокрпоталлов происходит длинноволновый сдвиг пиков фараде-евского вращения, соответствующих уровням размерного квантования, и усиление максимума зтих пиков в спектре на частоте Фрелиха.
ь. В случае пренебрежения эффектами размерного квантования и пространственной дисперсні! структура СФВ и СИЛ монодисперсного ансамбля полупроводниковых микрокрпеталлов в окрестности частоты is-эксптона обусловлена возбуждением поперечных собственных мод шара и аффектом Крпстпансена.
Все перечисленные результаты получены впервые.
Практическая значимость. Интерес к магнитооптическим исследс,-ванііям этих гетерогенных систем связан в основном с перспективой 'использования их к области создания, устройств для управления световыми потоками ь записи информации, где в настоящее время в качестве ма. ннтоолтііческпх материалов широко используются дна- и парамагнитные оксидные стекла и кристаллы ферримагнитных окислов. В последнее время появился новый перспективний в атом прикладном отношении класс материалов: гетерогенные системы, представляющие собой оксидные стекла с ультрадисперсно;"! ферримагнитной фазой. Исследование е диссертации размерной зависимости спекгров фарадеевской добротности подобных гетерогенные систем, а также гетерогенных стекол с полупроводниковыми включениями показало что, варьируя радиус микрокрис-талдег., можно изменять характеристики магнитооптических устройств, разрабатываемых на основе этих стекол. В теоретическом аспекте,
- h -
значимость подобных исследований е случае полупроводниковых включений состоит также еще и в том, что эти исследования объединяют достоинства двух методов изучения зонной структуры полупроводников, а именно таких методов, как исследование размерной зависимости оптических свойств гетерогенной системы без наложения внешнего магнитного поля и традиционного магнитооптического метода исследования зонной структуры массивного полупроводника.
Лнчний вклад автора. Все основные теоретические результаты
диссертационной работы получены лично автором. Участие руководителей заключается в обсуждении постановки задач и полученных результатов .
Структура и обЪем работы. Диссертация состоит из введения, трех глаЕ, заключение, и списка цитированной литературы. Изложена на 164 печатных страницах, включая 11 рисунков, два приложения объемом в 16 страниц текста и список литературы, содержаний ії>9 наименований .
