Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Генерация второй оптической гармоники в тонких сегнетоэлектрических пленках

Диссертация: Генерация второй оптической гармоники в тонких сегнетоэлектрических пленках
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Физика сегнетоэлектричества является одним из ведущих разделов физики твердого тела, значительный интерес к которому обусловлен широтой технического применения сегнетоэлектрических материалов. Большое внимание уделяется изучению размерного эффекта, что связано с фундаментальным интересом и с тенденцией уменьшения размеров устройств, имеющих в своем составе сегнетоэлектрические материалы… Читать ещё >

Генерация второй оптической гармоники в тонких сегнетоэлектрических пленках (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава I.
  • Метод генерации второй оптической гармоники для исследования сегнетоэлектрических пленок: обзор литературы
    • 1. Метод генерации второй оптической гармоники для исследования тонких пленок и границ раздела
      • 1. 1. Нелинейная поляризация бесконечной среды
      • 1. 2. Квадратичный нелинейно-оптический отклик поверхности
      • 1. 3. Анизотропная вторая оптическая гармоника
      • 1. 4. Некогерентная вторая оптическая гармоника
      • 1. 5. Интерферометрия второй гармоники
    • 2. Сегнетоэлектрические фазовые переходы
      • 2. 1. Основные определения
      • 2. 2. Сегнетоэлектрические материалы
      • 2. 3. Методы исследования сегнетоэлектрических фазовых переходов
      • 2. 4. Описание сегнетоэлектрических фазовых переходов
      • 2. 5. Размерный эффект в сегнетоэлектричестве
    • 3. Исследование сегнетоэлектрических пленок методом генерации второй оптической гармоники
  • Глава II.
  • Исследование сегнетоэлектрических фазовых переходов в жидкокристаллических ячейках методом генерации второй оптической гармоники
    • 1. Сегнетоэлектрические жидкие кристаллы: обзор литературы и постановка задачи
      • 1. 1. Смектические жидкие кристаллы
      • 1. 2. Критическое поведениемектических жидких кристаллов в окрестностигнетоэлектрического фазового переходаектик С*-смектик А*
      • 1. 3. Постановка задачи
    • 2. Описание эксперимента по генерации второй оптической гармоники в окрестности сегнетоэлектрического фазового перехода в ячейках смектических жидких кристаллов
      • 2. 1. Экспериментальная установка
      • 2. 2. Приготовление образцов
      • 2. 3. Определение характера нелинейно-оптического отклика жидкокристаллических ячеек
      • 2. 4. Методика и результаты эксперимента
    • 3. Описание теоретической модели
      • 3. 1. Пропускание одноосной двулучепреломляющей пластины
      • 3. 2. Линейный электрооптический тензор в присутствии электростатического поля
      • 3. 3. Нелинейный квадратичный отклик от структуры симметрии
      • 3. 4. Параметр порядка фазового переходамектик С*-ектик
    • 4. Обсуждение результатов
      • 4. 1. Анизотропия линейного и нелинейно-оптического отклика жидких кристаллов
      • 4. 2. Фазовый переход смектик С* - смектик А*
      • 4. 3. Электроклинный эффект
      • 4. 4. Зависимость спонтанной поляризации жидких кристаллов от электростатического поля
    • 5. Выводы к главе 2
  • Глава III.
  • Генерация второй оптической гармоники в сегнетоэлек-трических жидкокристаллических ленгмюровских пленках
    • 1. Сверхтонкие пленки жидких кристаллов: обзор литературы и постановка задачи
    • 2. Методика и результаты эксперимента
      • 2. 1. Экспериментальная установка и образцы
      • 2. 2. Характеристика нелинейно-оптического отклика ленгмюровских пленок жидких кристаллов
      • 2. 3. Фазовые переходы в ленгмюровских пленках жидких кристаллов
    • 3. Обсуждение результатов
    • 4. Выводы к главе 3
  • Глава IV.
  • Гиперрэлеевское рассеяние в полимерных сегнетоэлектрических ленгмюровских пленках
    • 1. Сегнетоэлектрические полимеры: обзор литературы и постановка задачи
      • 1. 1. Строение и сегнетоэлектрические свойства полимеров
      • 1. 2. Метод Ленгмюра-Блоджетт
      • 1. 3. Сегнетоэлектрические свойства полимерных ленгмюровских пленок
      • 1. 4. Постановка задачи
    • 2. Методика и результаты эксперимента по исследованию сегнетоэлек-трических фазовых переходов в полимерных ленгмюровских пленках
      • 2. 1. Экспериментальная установка
      • 2. 2. Основные характеристики нелинейно-оптического отклика ленгмюровских полимерных пленок
      • 2. 3. Исследование фазовых переходов в ленгмюровских полимерных пленках методом генерации второй гармоники
    • 3. Обсуждение результатов
      • 3. 1. Б-запрет
      • 3. 2. Некогерентный нелинейно-оптический отклик ленгмюровских полимерных пленок
      • 3. 3. Температурная зависимость параметров гистерезиса второй гармоники
      • 3. 4. Температурная зависимость индикатрис, рассеяния
    • 4. Выводы к главе 4

Физика сегнетоэлектричества является одним из ведущих разделов физики твердого тела, значительный интерес к которому обусловлен широтой технического применения сегнетоэлектрических материалов. Большое внимание уделяется изучению размерного эффекта, что связано с фундаментальным интересом и с тенденцией уменьшения размеров устройств, имеющих в своем составе сегнетоэлектрические материалы. Диссертационная работа посвящена экспериментальному исследованию сегнетоэлектрических тонких пленок полимеров и жидких кристаллов методом генерации второй оптической гармоиики (ГВГ). Особое внимание уделено эффекту изменения сегнетоэлектрических свойств образцов, обусловленному уменьшением их размеров, а также влиянием границы раздела.

Метод ГВГ широко используется для исследований симметрийных, морфологических, структурных, электронных, ориентационных свойств кристаллов, границ раздела, поверхностей, тонких пленок микрои нано-размеров. Сильная зависимость нелинейно-оптического отклика на частоте второй гармоники от полярного состояния вещества, обусловленная чувствительностью ГВГ к нарушениям инверсионной симметрии [1], делает ГВГ мощным инструментом для исследования структурных сегнетоэлектрических фазовых переходов и элек-троиндуцированных эффектов в критической области. Методом ГВГ успешно исследовались как сверхтонкие субмонослойные пленки Ленгмюра-Блоджетт [2−6], так и ячейки жидких кристаллов [7−12]. Метод ГВГ позволяет исследовать как свойства объема материала, так и его граничного слоя толщиной в несколько периодов кристаллической решетки при использовании определенных экспериментальных условий [14−20]. Это делает возможным исследование особенностей сегнетоэлектрических свойств тонкого приповерхностного слоя и объема образцов, что важно при разделении сегнетоэлектрического состояния вещества на объемное и поверхностное, индуцированное влиянием границы раздела [21]. Существенным преимуществом метода ГВГ для исследования сегнетоэлектрических фазовых переходов в ультратонких пленках является отсутствие необходимости наносить электроды на поверхность пленки, которые изменяют ее свойства, в том числе и спонтанную поляризацию.

Двумерное сегнетоэлектричество, размерный эффект и влияние границы раздела на свойства тонких сегнетоэлектрических пленок исследуются экспериментально [22−31] и теоретически [21,32−38[ уже более полувека. Размерный эффект в сегнетоэлектриках впервые был обнаружен в частицах КБР различных размеров [22−24]. Основным объектом последующих экспериментальных исследований были пленки, состоявшие из кристаллитов сегнетоэлектрической керамики, размер которых изменялся на микро и нано-масштабах. При -«том минимальный размер кристаллитов был ограничен десятками нанометров. Благодаря развитию техники приготовления тонких пленок Ленгмюра-Блоджетт стало возможным исследование сегнетоэлектрического размерного эффекта в предельно тонких квазидвумерных системах. Большое внимание в последние годы уделялось полимерным сегнетоэлектрическим ленгмюровским пленкам, в которых были обнаружены размерный эффект и двумерное сегнетоэлектриче-ство при исследовании их такими традиционными методами, как диэлектрический, пироэлектрический, фотоэмиссионная спектроскопия, дифракция рентгеновских лучей и электронов [27,39−45]. При этом минимальная толщина образцов составляла 2 монослоя (1 нм), что было связано либо с недостаточной чувствительностью используемых методов, либо с их разрушающим действием на монослойные пленки. Поэтому вопрос о возможности существования двумерного сегнетоэлектричества в монослойных системах оставался открытым. Другим классом сегнетоэлектриков, получившим заслуженное признание в технических приложениях, являются смектические жидкие кристаллы, традиционно исследовавшиеся в ячейках толщиной от единиц до десятков и сотен микрон. Значительное внимание уделялось изучению влияния границ раздела на сегнетоэлек-трические свойства объема и приповерхностной области жидкого кристалла. Предельно малая контролируемая толщина жидкокристаллических пленок, достаточная для наблюдения размерного эффекта, была достигнута в свободно подвешенных и ленгмюровских пленках. Для свободно подвешенных жидких кристаллов были исследованы сегнетоэлектрические фазовые переходы и размерный эффект в образцах толщиной до 2 монослоев методами эллипсометрии и неупругого рассеяния света [46−49]. Ориентационные свойства ленгмюровских жидкокристаллических пленок предельно малой толщины исследовались методами поляризационной микроскопии [50]. Однако, как и в случае свободно подвешенных пленок, не использовались методы, чувствительные к полярному состоянию пленки. В тонких ленгмюровских и свободно подвешенных пленках нанометровой толщины, и даже в микронной толщины ячейках параметром порядка сегнетоэлектрических фазовых переходов в жидких кристаллах может выступать не только угол наклона, но и сама спонтанная поляризация. Поэтому при исследовании сегнетоэлектрических свойств тонких жидкокристаллических пленок может быть обоснованным применение методов, чувствительных к полярному состоянию среды.

Цель данной работы состояла в экспериментальном исследовании методом ГВГ сегнетоэлектрических свойств тонких пленок — жидкокристаллических ячеек микронных размеров и нанорачмерных ленгмюровских пленок, а также на-норазмерных ленгмюровских полимерных пленок.

Актуальность и практическая ценность работы связаны с фундаментальным интересом к. размерному «эффекту в сегнетоэлектричестве и возможности наблюдения сегнетоэлектрических структурных фазовых переходов в двумерных системах. При исследовании критических явлений жидкокристаллические структуры интересны из-за сравнительно небольших деформаций и напряжений, а квазидвумерные сегнетоэлектрические пленки интересны в связи с большей ролью флуктуаций по сравнению с трехмерными объектами [51]. Сегнетоэлектрические полимерные и жидкокристаллические структуры, на базе которых приготовлены объекты исследования данной работы, широко используются в различных устройствах и остаются в ряду наиболее перспективных материалов для технического использования сегнетоэлектрических свойств тонких пленок.

Научная новизиа полученных результатов состоит в следующем:

— Проведен сравнительный анализ сегнетоэлектрических свойств приповерхностной области и «объема» жидкокристаллических ячеек. Обнаружено наличие непереключающегося в электрическом и температурном полях слоя жидкого кристалла, стабилизированного взаимодействием с границей раздела. Показано, что сегнетоэлектрическое переключение в «объеме» ячейки может быть обусловлено поворотом оси симметрии молекул в плоскости ячейки.

— Исследованы сегнетоэлектрические свойства наноразмерпых ленгмюровских пленок жидких кристаллов методом ГВГ. Обнаружен фазовый переход из кристаллической в антисегнетоэлектрическую фазу, имеющий температуру и род, характерные для объемных образцов. Обнаружена стабилизация антисе-гнетоэлектрической фазы взаимодействием с подложкой, приводящая к отсутствию полярной смектической фазы вплоть до перехода в изотропное состояние.

— Исследованы сегнетоэлектрические фазовые переходы в наноразмерных полимерных ленгмюровских пленках методом ГВГ. Обнаружено проявление сегнетоэлектрических свойств в монослойных пленках. Показано, что ГВГ имеет вид гиперрэлеевского рассеяния и определяется флуктуациями спонтанной поляризации. Наблюдалось уменьшение температуры сегнетоэлектрического фазового перехода при уменьшении толщины пленки.

Работа состоит из введения, четырех глав и заключения.

— В первой главе представлен обзор литературы, первая часть которого посвящена описанию метода ГВГ исследования однородных и неоднородных пленок и границ раздела. Во второй части обзора описаны основные понятия теории структурных фазовых переходов, методы их экспериментального исследования и феноменологического описания. В третьей части первой главы представлен обзор экспериментальных исследований сегнетоэлектрических пленок методом ГВГ.

— Во второй главе описаны экспериментальные исследования фаговых переходов, электроклинного эффекта и сегнетоэлектрического переключения в тонких ячейках смектических хиральных жидких кристаллов методами ГВГ и электрооптики. Основное внимание уделено сравнительному исследованию ГВГ в геометриях на отражение и на просвет с целью разделить и определить роли приповерхностных и объемных слоев в сегнетоэлектрическом переключении и эффектов в области фазовых переходов. Построена модель сегнетоэлектриче-ского переключения, определены критические индексы для параметра порядка в окрестности фазовых переходов.

— В третьей главе описаны экспериментальные исследования квадратичного нелинейно-оптического отклика сегнетоэлектрических наноразмерных ленг-мюровских пленок смектических хиральных жидких кристаллов. Исследован фазовый переход из кристаллической в антисегнетоэлектрическую фазу, стабилизированную взаимодействием с подложкой.

— В четвертой главе описаны экспериментальные исследования гиперрэлеев-ского рассеяния в сегнетоэлектрических наноразмерных полимерных ленгмю-ровских пленках, с толщиной вплоть до одного монослоя. Исследован характер квадратичного нелинейно-оптического отклика, оценен характерный масштаб флуктуаций спонтанной поляризации.

В заключении представлены основные выводы диссертации.

Апробация работы производилась на следующих конференциях:

— Ломоносовские чтения (Ломоносов-2004), Москва, Россия 2004.

— Европейская конференция по физике поверхности (ЕС088'20, ЕС055'22), Прага, Чехия 2003; Краков, Польша 2001.

— Нанофотоника, Нижний Новгород, Россия 2003.

— Международная конференция по квантовой электронике (1С^ЕС 2002), Москва, Россия 2002.

— 9-ое международное тематическое совещание по оптике жидких кристаллов (ОЬС2001), Сорренто, Италия 2001.

— Конференция по нелинейной оптике на границах раздела (Ж)РТ1'2001), Наймеген, Голландия 2001.

— 8-ой международный симпозиум «Наноструктуры: физика и технология» ,.

Санкт-Петербург, Россия 2000.

4. Выводы к главе 4.

1. Исследованы сегнетоэлектрические свойства полимерных леигмюровских пленок толщиной от 60 до одного монослоя методом генерации второй гармоники. Показано наличие гистерезисов в температурной зависимости интенсивности второй гармоники в области температур 20−100°С 60-, 15-, Юи моно-слойных пленок. По аналогии с температурным гистерезисом диэлектрической проницаемости, гистерезис интенсивности второй гармоники связывается с се-гнетоэлектрическим фазовым переходом первого рода.

2. Исследованы анизотропия, степень поляризованности, индикатриса рассеяния и спектр нелинейно-оптического отклика. Обнаружены изотропность излучения отраженной л-поляризованной второй гармоники, низкая степень поляризованности и широкое угловое распределение отклика второй гармоники. Максимум интенсивности рассеянной второй гармоники сдвинут в сторону направления, нормального к плоскости пленки. Показано, что генерация второй гармоники от полимерных ленгмюровских пленок имеет вид гиперрэлеевского рассеяния, и определяется пространственными неоднородностями спонтанной поляризации.

3. Температура сегнетоэлектрического фазового перехода составляет около 100 °C для 60-слойной пленки, и около 60 °C для пленок толщиной 1−20 слоев, что является проявлением размерного эффекта. Для пленок толщиной от 10 до 0.5 нм (от 20 до одного монослоя) наблюдалось отсутствие размерного эффекта для температуры сегнетоэлектрического фазового перехода, что соответствует двумерной природе сегнетоэлектричес. тва этих пленок.

4. Исследована температурная зависимость индикатрис рассеяния второй гармоники. Определен масштаб пространственных неоднородностей спонтанной поляризации, связанный с характерным размером областей сегнетоэлектриче-ской фазы в области сосуществования фаз при фазовом переходе первого рода и составившая 300 ± 150нм. Ф+.

2.6 А С.

Э с.

— Ци~ О.) С Г) СП.

КГ • молекула ПВДФ в транс-транс конформации молекула ПВДФ в транс-гош конформации.

Г Н с-^ ж- & г я.

СО сю оо.

Си 1х> молекула ПТрФЭ в транс-транс конформации транс-транс полярная Р-фаза транс-гош неполярная а-фаза.

Элементарная ячейка.

0 ^^ о о о о О.

Рис. 14: а: Схематическое изображение молекул ПВДФ и ПТрФЭ в различных конформациях. Ь: Схематическое изображение упаковки молекул ПВДФ в полярной и неполярной фазах.

1.00.

5 5 т.

02 «>, 10.

И Тонкие Л Б пленки (ПииГыгте е (.и. |"т>

• Толстые ЛБ пленки (Шшоу с! а1. 1906).

Толстые не Л Б пленки (Ктшы е). л1. ЮХЛ).

— 1—1.1.Ш.|1−1-1 1 I I. I 1>1¦ ¦ I I < I III. 111.

I 10 10.

Голишяа, 11V".

290 300 310 320 330 340 350 360 370.

Температура, К.

Рис. 15: Результаты исследования сегнетоэлектрических свойств пленок ПВДФ/ТрФЭ, данные [27,39,140]. а: Зависимость коэрцитивного поля от толщины пленокЬ: Температурная зависимость интенсивности ВГ для 15-слойной ЛБ пленки, на вставке — температурная зависимость диэлектрической проницаемости.

Длина волны (нм) Угол рассеяния (град).

520 530 540 550−20 0 20 40 60.

5 В'.

О 1 I.

НО отклика.

Индикатриса рассеяния ВГ СЩ^.

90 180 270 Угол поворота анализатора (град.).

90 180 270 Угол поворота образца (град.).

Рис. 16: а: Зависимость интенсивности, НО отклика для 30-слойной пленки ПВДФ/ТрФЭ от длины волны регистрируемого излучения. Сплошная линия — аппроксимация гауссовым контуром. Ь: Зависимость интенсивности ВГ от угла рассеяния для 20-слойной пленки ПВДФ/ТрФЭ в рр-геометрии. Углы 45 и 0 градусов соответствуют зеркальному и нормальному направлениям. Сплошная линия — аппроксимация гауссовым контуром, с: Зависимость поляризации волны отраженной ВГ от 10-слойной пленки при ¿-^-поляризованной накачке. (I: Зависимость интенсивности ВГ от азимутального угла поворота 10-слойного образца ПВДФ/ТрФЭ в л а-геометр и и при комнатной температуре. с* о Я н о О 2.

Рч Оч и.

А Н О о я т я о я а> н Я К 8 8.

10МС.

15МС.

60МС.

30 60.

Температура (°С).

Рис. 17: Температурные зависимости интенсивности отраженной в зеркальном направлении ВГ для пленок толщиной 1, 10, 15 и 60 монослоев ПВДФ/ТрФЭ при р-поляризованной накачке. Закрашенные кружки — нагревание, пустые кружки — охлаждение. Стрелками указаны направления сканирования по температуре.

— 60 -40 -20 0 20 40 -60 -40 -20 0 20 40.

— 60 -40 -20 0 20 40 -60 -40 -20 0 20 40.

Угол рассеяния (град.).

Рис. 18: Зависимости индикатрисы рассеяния ВГ для различных температур для 20-слойной пленки ПВДФ/ТрФЭ в рр-геометрии. Углы 0 и -45 градусов соответствуют зеркальному и нормальному направлениям. Сплошные линииаппроксимации гауссовым контуром по формуле (104). На вставке, а — извлеченная из температурной зависимости индикатрисы рассеяния ВГ температурная зависимость интенсивности ВГ в направлении нормали к плоскости образца. Стрелками указаны направления сканирования по температуре.

10 5 х ь о, | ш.

X Iо 0.

1 00 о X ш ь.

XД о о.

X со то 0о о.

1 1 1 1 ¦ 1 60 МС, а ^ ! ДОЗО п—-1—-1 —.

15 МС 4? 1 Ьо Ширина гистерезиса (°С) А О) о о 0 5 10 15 Число слоев в пленке.

10МСо х * 1? Во 1 | 1.

1 МС о, а. Чп ¦ 1 1.

20 ' 40 60 80.

Температура (град.).

Рис. 19: Зависимости разности интенсивностей ВГ при охлаждении и при нагревании А12ш для образцов толщиной 60, 15, 10 и 1 монослой. На вставкезависимость ширины гистерезиса от числа слоев для образцов толщиной от 1 до 15 слоев.

Заключение

.

Таким образом, экспериментально исследованы нелинейно-оптические свойства тонких сегнетоэлектрических пленок. Обнаружены различия в нелинейно-оптических свойствах приповерхностного слоя и объема жидкокристаллических ячеек, обнаружено сильное влияние границы раздела на сегнетоэлектри-ческие свойства жидкокристаллических ленгмюровс. ких пленок, определен механизм нелинейно-оптического квадратичного отклика полимерных ленгмюров-ских пленок в окрестности сегнетоэлектрических фазовых переходов. Основные результаты диссертационной работы можно сформулировать следующим образом:

1. Методом генерации ВГ в структуре сегнетоэлектрических ячеек, заполненных четырехкомпонентной жидкокристаллической смесью с хиральной составляющей (5)-Ю597 (ЮБЭТ), обнаружено существование стабилизированного поверхностью слоя, обладающего поляризацией, независящей от электрического поля и температуры в окрестности фазового перехода из с. мектической С* в смектическую Л* фазу. Показано, что генерация ВГ определяется интерференцией между вкладами в нелинейную поляризацию от стабилизированного приповерхностного слоя толщиной меньше 80 нм и нестабилизированного объема ячейки. Обнаружено увеличение температуры фазового перехода в присутствии электрического поля на 5″ С, что связано с электроклинным эффектом. Определены критические индексы температурной зависимости параметра порядка, составившие 0.31 ±0.03 в с. мектической С* фазе и 1.4±0.2 в смектической Л* фазе.

2. Показано, что вид зависимости интенсивности ВГ и коэффициента линейного пропускания от электрического поля для жидкокристаллических ячеек Ю597 определяется углом между плоскостью поляризации зондирующего излучения и осью симметрии ячейки. Показано, что ось симметрии и оптическая ось ячейки параллельны и лежат в ее плоскости. Предложена модель электроинду-цироваиного переключения, связанная с вращением оси симметрии молекул в плоскости ячейки под действием электрического поля.

3. Методом генерации ВГ в сегнетоэлектрических ленгмюровских пленках жидкокристаллической смеси (11)-1-метилгептил 4-(4'-додецилоксибифенил-4-илкарбонилокси- 3-фторобензоат с акронимом (К) — 120ПМ7 (120ПМ7) толщиной от 10 до 40 монослоев показано наличие фазового перехода первого рода из кристаллической в смектическую антисегнетоэлектрическую фазу при температуре (55±-5)°С. Определен критический индекс для температурной записимости параметра порядка в окрестности фазового перехода, который составил 0.3 ± 0.03. Обнаружена стабилизация антисегнетоэлектрической фазы взаимодействием с подложкой, приводящая к отсутствию полярных смектических фаз у пленок, содержащих от 10 до 40 слоев, и стабилизация кристаллической фазы у пленок, содержащих менее 10 слоев.

4. Показано, что генерация ВГ от ленгмюровских пленок сополимера по-ливинилиденфторида с трифторэтиленом состава 70/30 (ПВДФ/ТрФЭ) происходит в форме гиперрэлеевского рассеяния и определяется пространственными неоднородностями спонтанной поляризации. Оценен масштаб пространственных неоднороднос. тей спонтанной поляризации в области сосуществования фаз при сегнетоэлектрическом фазовом переходе первого рода, составивший 300 ± 150нм.

5. Обнаружено, что температура сегнетоэлектрического фазового перехода для полимерных ленгмюровских пленок ПВДФ/ТрФЭ уменьшается от (80 Ч-1()0)°С для 60-слойной пленки (30 нм) до (50-г 60)°С, для пленок толщиной от одного до 20 слоев (0.5 — 10 нм). Показано отсутствие размерного эффекта для температуры сегнетоэлектрического фазового перехода в пленках толщиной от 0.5 до 10 нм, что соответствует двумерной природе сегнетоэлектричества сверхтонких полимерных ленгмюровских пленок.

Результаты, представленные в диссертации, опубликованы в работах [127, 130,144−150].

Автор выражает благодарность Татьяне Владимировне Мурзиной за научное руководство, внимание и поддержку во время обучения на физическом факультете. Автор выражает признательность руководителю лаборатории нелинейной оптики наноструктур и фотонных кристаллов Олегу Андреевичу Ак-ципетрову, а также всем членам лаборатории за поддержку. Автор выражает отдельную благодарность Сергею Петровичу Палто и Виктору Рудольфовичу Новаку за предоставленные образцы ленгмюровских пленок, а также Герду Хеиике за предоставленную жидкокристаллическую смесь для ячеек. Работа частично выполнена в рамках программы INTAS для молодых ученых (грант 2002;113/Flb).

Показать весь текст

Список литературы

  1. Bloembergen, R.K. Chang, S.S. Jha, C.H. Lee Optical second harmonic, generation in reflection from media with inversion symmetry // Phys. Rev. -1968. v. 174, p. 813 — 822.
  2. O.A. Aktsipetrov, N.N. Akhmediev, I.M. Baranova, E.D. Mishina, and V.R. Novak Structure of Langinuir films by second-harmonic reflection // Zh. Exsp. Teor. Fiz. 1985. — v. 89, p. 911, JETP Lett. — 1985. — v. 62, p. 524.
  3. И.А. Масляницын, В. Д. Шигорин, С. Г. Юдин Генерация второй гармоники в пленках Ленгмюра-Блоджетт ряда производных азобензола / / Квантовая электроника, 1997. — том 24, сс. 449−452.
  4. R. Macdonald, F. Kentischer, P. Warnick, G. Heppke Antiferroelectricit. y and chiral order in new liquid crystals of nonchiral molecules studied by optical second harmonic generation // Phys. Rev. Lett. 1998. — v. 81, No. 200, p. 4408−4411.
  5. J.Y Liu, M.G. Robinson, K.M. Johnson, D. Doroski Second-harmonic, generation in ferroelectric, liquid crystals // Optics Letters 1990. — v. 15, No. 5, pp. 267−269.
  6. M.B. Feller, W. Chen, Y.R. Shen Investigation of surface-induced alignment of liquid-crystal molecules by optical second-harmonic, generation // Phys. Rev. A 1991. — v. 43, No. 12, pp. 6778−6792.
  7. M. Fiebig, D. Frohlich, Th. Lotterinoser, M. Maat Probing of ferroelectric surface and bulk domains in RMnO3 (R — Y, Ho) by second harmonic generation // Phys. Rev. B 2002. — v. 66, pp. 144 102−1-144 102−5.
  8. Y. Park. Surface effect and phase transition in ferroelectric thin films // Solid State Communications 1999. — v. 112, p. 167−171.
  9. W. Kanzig, M. Peter Critical Domain Size in Ferroelectrics // Phys. Rev. -1952. v. 85, p. 940 — 941.23J W. Kanzig Wall Energy of Ferroelectric Domains // Phys. Rev. 1952. — v. 87, p. 385.
  10. W. Kanzig Space Charge Layer Near the Surface of a Ferroelectric / / Phys. Rev. 1955. — v. 98, p. 549 — 550.
  11. S. Ducharme, V.M. Fridkin, A.V. Bune, S.P. Palto, L.M. Blinov, N.N. Petukhova, S.G. Yudin Intrinsic Ferroelectric Coercive Field // Phys. Rev. Lett. 2000. — v. 84, p. 175 — 178.
  12. Soma Chattopadhyay, Pushan Ayyub, V.R. Palkar, M. Multani Size-induced diffuse phase transitionin the nanocrystalline ferroelectric PbTiO% // Phys. Rev. В 1995. — v. 52, p. 13 177−13 183.
  13. L. Zhang, W.L. Zhong, C.L. Whang, Y.P. Peng, Y.G. Wang Size dependence of dielectric properties and structural metastability in ferroelectrics // Eur. Phys. J. В 1999. — v. 11, p. 565−573.
  14. B. Qu, W. Zhong, P. Zhang Phase-transition behavior of the spontaneous polarization and susceptibility of ferroelectric thin films // Phys. Rev. B. -1995. v. 52, p. 766 — 770.
  15. I.P.Batra, P. Wurfel, B.D. Silverman New Type of First-Order Phase Transition in Ferroelectric Thin Films // Phys. Rev. Lett. 1973. — v. 30, p. 384 — 387.
  16. I.P.Batra, P. Wurfel, B.D. Silverman Phase Transition, Stability, and Depolarization Field in Ferroelectric Thin Films // Phys. Rev. B 1973. -v. 8, p. 3257 — 3265.
  17. B. Qu, W. Zhong, P. Zhang A new type of first-order phase transiiton in ferroelectric thin films // J. Phys.: Condens. matter 1994. — v.6, p. 207−1212.
  18. Stephen Ducharme, A.V. Bune, L.M. Blinov, V.M. Fridkin, S.P. Palto, A.V. Sorokin, S.G. Yudin Critical point in ferroelectric Langmuir-Blodgett. polymer films // Phys. Rev. B 1998. — v. 57, No. 1, p. 25 — 28.
  19. Blinov, L.M., Fridkin V.M., Palto S.P., Sorokin A.V., Yudin S.G. Thickness dependence of switching for ferroelectric Langmuir films // Thin Solid Films 1996. — v. 284−285, p. 474−476.
  20. Choi Jaewu, Dowben P.A., Ducharme Stephen, FridkinV.M., Palto S.P., Petukhova N., Yudin S.G. Lattice and electrocnic band structure changes across the surface ferroelectric transition // Phys. Letters A 1998. — v. 249, p. 505−511.
  21. Charles Y. Young, Ronald Pindak, Noel A. Clark, Robert B. Meyer Light-scattering study of two-dimensional molecular-orientation fluctuations in a freely suspended ferroelectric liquid-crystal film // Phys. Rev. Lett. -1978.- v. 40, No. 12, p. 773 776.
  22. Ch. Bahr, C.J. Booth, D. Fliegner, J.W. Goodby Behavior of a surface phase transition in freely suspended liquid-crystal films // Phys. Rev. E 1995. — v. 52, No. 5, p. R4612 — R4615.
  23. Ch. Bahr, D. Fliegner Behavior of a first-order smectic-A-sinectic-C transition in free-standing liquid-crystal films // Phys. Rev. A 1992. — v. 46, No. 12, pp. 7657−7663.
  24. Yuka Tabe, Nan Shen, Eric Mazur, Hiroshi Yokoyama Simultaneous observation of molecular tilt and asimuthal angle distributions in spontaneously modulated liquid-crystalline langmuir monolayers // Phys. Rev. Lett. 1999. — v. 82, p. 759 — 762.
  25. В.Л. Гинзбург Фазовые переходы в сегнетоэлектриках (несколько исторических замечаний) // УФН 2001. — т. 171, N 10, сс. 1123−1129.52| И. Р. Шен. Принципы нелинейной оптики Москва. Наука — 1989. — 557 с.
  26. Н. Бломберген. Принципы нелинейной оптики Москва. Мир — 1996. — 424 с.
  27. H.W.K. Tom, G.D. Aumiller Obsrevation of rotational anisotropy in the second-harmonic, genretion from a metal surface // Phys. Rev. В 1986. -v. 33, No. 12, pp. 8818−8821.
  28. O.A. Нелинейно-оптические методы исследования поверхности центросимметричных металлов и полупроводников // Диссертация на соиск. уч. степ. докт. наук, Москва 1989.
  29. О.А., Баранова И. М., Ильинский Ю. А. // ЖЭТФ 1986. — т. 91, в. 1(7), с.287−297.
  30. О.А., Ахмедиев Н. Н., Баранова И. М., Мишина Е. Д. Новак В.Р. // ЖЭТФ 1985. — т. 89, в. 3(9), с. 911−921.
  31. A.A. Fedyanin, N.V. Didenko, N.E. Sherstyuk, A.A. Nikulin, O.A. Aktsipetrov Interferometry of Hyper-Rayleigli scattering by inhomogeneous thin films // Optics Letters 1999. — v. 24, p. 1260−1262.
  32. O.A. Акципетров, С. Б. Апухтина, К. А. Воротилов, Е. Д. Мишина, A.A. Никулин, A.C. Сигов Генерация отраженной второй гармоники и фазовый переход в тонких сегнетоэлектрических пленках // Письма в ЖЭТФ -1991. т. 54, вып. 10, ее. 562−565.
  33. A.V. Melnikov, A.A. Nikulin, O.A. Aktsipetrov Hyper-Rayleigh scattering by inhomogeneous thin films of Pbx{SrQ^{TiQA1)0^: Disorder effects j/ Phys. Rev. В 2003. — v. 67, p. 134 104−1-134 104−9.
  34. A.A. Никулин, A.B. Петухов Гигантская ВГ на шероховатой поверхности металла: флуктуационный механизм диффузного и деполяризованного излучения // ДАН СССР, 1989, — т. 304, с. 87−91.
  35. I. Freund Critical harmonic scattering in NH4Cl // Phys. Rev. Lett. 1967.- v. 19, No. 22, pp. 1288−1291.
  36. I. Freund Nonlinear difraction // Phys. Rev. Lett. 1968. — v. 21, No. 19, pp. 1404−1408.
  37. G. Dolino, J. Lajzerowicz, M. Vallade Second-harmonic, light scattering by domains in ferroelectric, triglycine sulfate // Phys. Rev. В 1970. — v. 2, No. 6, pp. 2194−2200.
  38. C.A. Ахманов, A.C. Чиркин Статистические явления в нелинейной оптике- Москва: МГУ, 1971. 128 с.
  39. R.K. Chang, J. Ducuing, N. Bloembergen, Relative phase measurement between fundamental and second-harmonic, light // Phys. Rev. Lett. 1965. -v. 15, p. 6−8.
  40. K. Kemnitz, К. Bhattacharyya, J.M. Hicks, G.R. Pinto, K.B. Eisenthal, Т.F. Heinz The phase of second harmonic light generated at an interface and it’s relation to absolute molecular orientation // Chem. Phys. Lett. 1986. — v. 131, p. 285.
  41. Физические величины: Справочник, Москва: Энергоатомиздат, 1991. -1232 с.76J Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц Теоретическая физика: Учебное пособие. В 10 т. Т. VII. Электродинамика сплошных сред Москва: Наука. Физматлит, 1992. — 664с.
  42. J Л айне М., Гласс А. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы -Москва: Мир, -1981.- 736 с.78| Струков Б. А., Леванюк А. П. Физические основы сегнетозлектрических явлений в кристаллах Москва: Наука. Физматлит, 1995. — 304 с.
  43. J. Valasek Piezo-electric. and allied phenomena in rochelle salt // Phys. Rev.- 1921. v. 17. — p. 475−481.
  44. И.В. Сегнетозлектрики Мос.ква:ГТТИ, 1933
  45. G., Scherrer P. // Naturwiss. 1935 — v. 23, p. 737- Busch G. // Helv. Phys. Acta — 1938. — v. 11, p. 269.
  46. Slater J.C. Theory of the transition in KH-2POA // Journ. Chem. Phys. 1941.- v. 9, p. 16−33.
  47. Вул Б., Гольдман И. М. // ДАН СССР 1945. — т. 46, с. 139- т. 49, с. 177- -1946. — т. 51, с. 21.
  48. Fleury P.A., Scott J.F., Worlock J.M. Soft phonon modes and the 110°A' phase transition in SrTi ()3 // Phys. Rev. Lett. 1968. — v. 21, p. 16−19.
  49. Pytte Е., Feder J. Theory of a Structural Phase Transition in Perovskite-Type Crystals // Phys. Rev. 1969. — v. 187, p. 1077−1088.
  50. Feeler J., Pytte E. Theory of a Structural Phase Transition in Perovskite-Type Crystals II. Interaction with Elastic Strain // Phys. Rev. В 1970. — v. 12, p. 4803−4810.
  51. L. Onsager Crystal Statistics. I. A Two-dimensional Model with an OrderDisorder Transition // Phys. Rev. 1944. — v. 65, p. 117−149.
  52. Gordon F. Newell, Elliot F. Montroll On the theory of the Ising model of ferromagnetism // Rev. Mod. Phys. 1953. — v. 25, p. 353−389.
  53. Л.Д. Ландау, E.M. Лифшищ, Теоретическая физика в 10 томах, том V. Статистическая физика часть 1, Москва: Наука. Физматлит, 1995. 608 с.
  54. Muller Н. Properties of Rochelle Salt // Phys. Rev. 1940. — v. 57, p. 829−839.
  55. Muller H. Properties of Rochelle Salt. III. // Phys. Rev. 1940 — v. 58, p. 565−573.
  56. A.F. // Adv. Phys. 1954.- v. 3, p. 85.
  57. V.L. // Zh. Eksp. Teor. Fiz. 1949. — v. 19, p. 36.
  58. A.3. Паташинский, В. Л. Покровский Флуктуационная теория фазовых переходов, Москва: Наука. Физматлит, 1982. 382 с.
  59. L.Ong, J. Osinan, D.R. Tilley Landau theory of second-order phase transitions in ferroelectric films // Phys. Rev. В 2001. — v. 63, p. 144 109−1-144 109−10.
  60. W.L. Zhong, B. Jiang, P.L. Zhang, J.M. Ma, H.M. Cheng, Z.H. Yang, L.X. Li Phase transiton in PbTiO% ultrafine particles of different sizes // J. Phys.: Condens. matter 1993. — v. 5, p. 2619−2624.
  61. R.C. Miller Optical harmonic generation in single crystal ВаТЮЛ /./ Phys. Rev. 1964. — v. 134, No. 5A, pp. A1313-A1319.
  62. R. Sanctuary, D. Jundt, J.-C. Baumet, P. Gunter Nonlinear optical properties of Rb2ZnCU in the incommensurate and ferroelectric phases // Phys. Rev. В 1985. — v. 32, No. 3, pp. 1649−1660.
  63. N. Tsutsumi, T. Mizutani, W. Sakai Internal electric field and second-order optical nonlinearity of ferroelectric Nylon 11 // Macromolecules 1997. — v. 30, pp. 1637−1642.
  64. H. Vogt Study of structural phase transitions by techniques of nonlinear optics // Appl. Phys. 1974. — v. 5, pp.85−96.
  65. J.P. van der Ziel, N. Bloembergen Temperature dependence of optical second harmonic generation in KH2PO4 ferroelectrics // Phys. Rev. 1964. — v. 135, No. 6A, pp. 1662−1669.
  66. G. Dolino Effects of domain shapes on second-harmonic, scattering in triglvcine sulfate // Phys. Rev. B 1972. — v. 6, No. 10, pp. 4025−4035.
  67. I. Freund, P.M. Rentzepis Second-harmonic, generation in liquid crystals // Phys. Rev. Lett. 1967. — v. 18, No. 11, pp. 393−394.
  68. R.B. Meyer, L. Liebert, L. Strzelecki, P. Keller // J. Phys. (Paris) 1975. — v. 36, L69.
  69. R.B. Meyer // Mol. Crys. Liq. Crys. 1977. — v. 40, p. 33.116J L.M.Blinov and V.G.Chigrinov Electrooptic. Effects in Liquid Crystal Materials, Springer-Verlag, NY 1994.
  70. E. Olbrich, O. Marinov, and D. Davidov Ordering effects in thin smectic-C* films: An x-ray reflectivity study // Phys. Rev. E 1993. — v. 48, p. 2713−2720.
  71. P.G. de Gennes and J. Prost The Physics of Liquid Crystals Oxford University Press, New York — 1993.
  72. Jonathan V. Selinger, Peter J. Collings, and R. Shashidhar Field-dependent tilt and birefringence of electroclinic liquid crystals: Theory and experiment // Phys. Rev. E. 2002. — v. 64, p. 61 705.
  73. W. Chen, Y. Ouchi, T. Moses, Y.R. Shen. K.H. Yang Surface electroclinic effect on the layer structure of a ferroelectric liquid crystal // Phys. Rev. Lett. 1992. — v. 68, No. 10, pp. 1547−1550.
  74. Yu.G. Fokin, S. Soria, T.V. Murzina, G. Marowsky, O.A. Aktsipetrov Phase transitions in ferroelectric liquid crystals probed by optical second harmonic generation // Surface Science 2002. — v. 507−510C, pp. 724−729.
  75. R. Stolle, G. Marowsky, E. Schwarzberg, G. Berkovic. // Appl. Phys. B. -1996. v. 63, p. 491.
  76. А. Ярив, П. Юх Оптические волны в кристаллах, Москва. Мир, 1987.
  77. J130J Yu. G. Fokin, T.V. Murzina, O.A. Aktsipetrov, S. Soria, G. Marowsky Switching behaviour of ferroelectric liquid crystals probed by optical second harmonic generation // Applied Physics B 2002. — v. 74, pp.777−781.
  78. R.E. Geer, R. Shashidhar Crossover from static to thermal layer indications in finite-size liquid-crystalline films // Phys. Rev. E 1995. — v. 51, No. 1, pp. R8-R11.
  79. Yu.P. Panarin, 0. Kalinovskaya, J.K. Vij, .J.W. Goodby Obsrevation and investigation of the ferrielectric. subphase with high qr parameter // Phys. Rev. E 1997. — v. 55, pp. 4345−4353.
  80. A.A. Sigarev, J.K. Vij, Yu.P. Panarin, J.W. Goodby Ferroelectric liquid crystal subphase studied by polarized Fourier-transform infrared spectroscopy // Phys. Rev. E 2000. — v. 62, p. 2269−2278.
  81. J135J Lovinger A. J. Ferroelectric polymers. // Science 1983. — v. 220, p. 1115−1121.
  82. Keiko Koga and Hiroji Ohigashi Piezoelectricity and related properties of vinylidene fluoride and trifluoroethylene copolymers // J. Appl. Phys. 1986. — v. 59, No. 6, p. 2142−2149.
  83. Limbong A., Guy I.L. Pyroelectric. hysteresis in ferroelectric, polymers // Thin Solid Films 1998. — v. 325, p. 187−191.
  84. S. Soria, Yu.G. Fokin, T.V. Murzina, G. Marowsky, O.A. Aktsipetrov Second harmonic, generation studies of phase transitions in ferroelectric liquid crystals // Molecular Crystals and Liquid Crystals 2002. — v. 375, pp. 755−767.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!