Введение к работе
Актуальность темы,, Развитие современных областей техники, таких как оптозяектрокика, интегральная оптика, требует разработки и расширения способов модифицирования поверхности для создания материалов с новыми и заданными свойства»!. Приповерхностные- кодифицированные слон . обладает -уникальными физико -химическими особенностям!, благодаря которым расширяется возможности применения практических устройств опто- и акустоэлскт-роники. Растет круг материалов, пригодных для создания на их основе тонкий слоев и пленок. К ним относятся оксидные соединения типа ABO , млогокоипоиентнке оптические стекла, полупроводники As3 а другие.
.Особое внимание уделяется методам низкотемпературного мо-дифиаироваккя приповорхиостних слоев: легировании одновалентными ионами в расплавах сопел, протонному модифицирование в про-тонссдергащіХ средах. Эти метода является эффективных», экономичными и определяет возмохиость их широкого использования. Представляет интерес сочетание процессов протонно - ионного легирования; отработха регямоз протонарованая, легирования к отжига; прогнозирование а заданное изменение свойств приповерхностного слоя; установление его возможной структури.
Работа, выполнялась в соответствии с темой "Создание волноводов в многокомпонентных оптических стеклах",, постановление Государственного комитета по науке и технике И 55S, и входила в число ваиепайх научно-исследовательских работ Кузбасского государственного технического университета С N гос.регистрации 01860121450 ).
Цель работы состояла в. определении оптимальных технологических условий, получения высокопрелоыляюцах приповерхностнше слоев оптачесхих силикатных стбхол метоХама вротоннбго а ионного легирования, исследовании'фазихо - химических свойств слоев, изучении влияния протонного модифицирования на разрушение поверхности стекла,- установления практической применимости полученных результатов.
Исходя из поставленкоа цели сформулированы задачи исследования:
-
Исследовать физико-химические процессы в оптических силикатных стеклах, которые обеспечивают получение вксохопре-ломляювдх К*. ЕЬ*; Ад*, ТІ*- легированных слова в расплавах солс-ft и г.ротонсодерхааих средах.
-
Установить характер температурной . зависимости свойств К*, Rb*, Ag*, ТІ* - легированных слоев стекол при экстремальных условиях, близких к температуро стеклования СТ.Э.
-
Определить возможность получения высокопреломлясздх К*. Rb*. Ag*, !Г- слоез вд протоисодерхахйх сред, но лриводязде к травление и корродирование поверхности.
-
Выяснить влияние приповерхностного ыаеяоченного слоя стекла - подложки на изменение физшео - химических параметров легированного слоя.
-
Установить возможную корреляцию между процессами протонного кодифицирования, и ионного легирования при: формировании слоев с выесхолояяриэуюаимися катионами ( Ад*. ТІ* )„
Научные положения, выносимые на -защиту. ,
-
Обработка оптических стекол, силихатных, боросиликат-кых, алеыоборосиликатнкх, при Т < Т в расплавах и растворах солей МеШ С К*. Rb*. Ад*, ТІ* ) обеспечивает формирование вы-сокопрелоыляют.х слоев за счет протекания процессов .ионного обмена в приповерхностном слое.
-
Наличие приповерхностного вьгделочекного слоя в B-Si- и Na-Ca-Si- стеклах влияет.на физике- химические свойства К, Rb-легнровашюго слоя в виде снижения прирааеиия показателя пре-ломлония С 131 D,' отсутствии напряжений С анизотропия ЛП Дг.ТЕ т =. О ), ускорении процесса легирования Смолообразования).
'з. В Ті- легированных слоях промышленного Na-Ca-Si- стсхла проявляется таллий - протонное взаимодействие в режимах Т=400 -440ЭС, t= 6'.- 8Ч; при которой наблюдается ступенчатое распредет ловив ІШ по глубине, низкое содержание таллия и его' преиыуавст- ' пенно локальнее расположение в структурных областях размером 5 .200 А/
'Л ...4; При изотермическом отжиге,происходит релаксация .физико -химических свойств легированных слоев, выражающаяся в. пере-; распределении* примесного катиона внутрь стекла . и " сопровоздав-. уаяся понижением значений модовых ПП вплоть, до ;ПП исходного.
стекла, отсутствием анизотропии ПП. увеличением глубины слоя, перераспределением про*пгя ПП.
Научная новизна проведекккх исследований:
- впервые доказано, что протонной кодифицирование сопут^
ствует копкому легированно пра обработке Ha-Ca-St стекла в рас
плаве Т1К0я. за счет присутствия приповерхностного вьэделечея-
пога слоя в стекле или сохранения в расплаве остаточних ОН
групіг, аналогично иэвестног/у э*екту протонировашія кристаллов
LiNbO ; і*
в результате протепко-конкого легирования в растворах НзКОэ і Мэ = К*, РчЬ*. Iq* , її* 3 получены приповерхностные слой в Na-Ca-Si- и многеаеяЬчкоа Al-3-Si- стеклах, проявлявщю своа-ства волноводов',
впервые установлено приповерхностное распределение таллия s Ka-Ca-Si- стекле .в. структурных локальных областях размерами-.40 и 200 А*; .'.''''- '
определено влияние вколоченного слоя D-Si- стеклз из формирование волноводных параметров Rb- легированного слоя;
впервые обнаружен особі:?, ход дисперсии в кспообмекнк: слоях оптических стекол: .
установлено упрочнение приповерхностных сяоеа Ka-Ca-Si-а В-Si-стекол , легированных в низкотемпературном регзнга при 50 - 450С з расплавах и совместно с протонсодергасеЗ средсЗ;
Практическая ценность работы состоит в сдегув^ея.
1. Получены высокопреломлявакв упрочнекнцэ ело;:» легированные однозарядными.вонама К** КЬ% Ад*, ТІ*, которое являвте.с волноводами с разнив числом реализуемых мод и могут использоваться в качестве- базовых элементов- для практических устройств интегрально?! оптики.
.', 2. Разработаны оптимальные технологические рехииы получения легированных приповерхностных слоев с заданными свойствам:, используя различные составы стекол U. легируйте иоїш, на основе статистической обработка результатов с применением метода катз-матаческого планирована эксперимента.
3. Установлено образование волноводного слоя dea признако» травления в приповерхностной области стекла после обработка в водном растворе МеКОэ при сочетании минимальных значении парз-
метров прврацония ПП С Дп=1-10"* D и числі код ( 12=1 ), .что чаато пригоняется при конструирования 'оконечных устройств волоконно - оптических линия связи С ВОЛС Э. ".
Апробация рагіоти. Результаты проведенных иселгдований докладывались на 7 Всесоюзной конференции по химки к технологии редкоземельных элементов С-г.Апатиты, 1338 г, 3; VI Всесоюзной конференции по физике диэлектриков С г.Томск, 1923 г. 3; VII Бессоюзном совещании по фізико - химическое анализу Сг. Фрунзе, 1983 г. ); Научно - практических конференциях (г.Кемерово, 1333, 1990 г. г. ); Региональной научно - практической:конференции С г.Томск, 1S91 г. 3. VI Международной конференции РГП-S' С г. Кемерово, 1935г.).
Основные результаты диссертационной работы изложены в 3-х статьях, 7 .тезисах докладов, 1 обзоре.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, оснозних результатов к выводов, списка цитированной литсратури (173 накмо-кования), прилокенпя. Содержит 178 страниц.основного текста, 45 рисунков, 19 таблиц в основном тексте и 2 в прзлосонии.'.
