А. Н. БАБКИНА, П. С. ШИРШНЕВ,
В. А. ЦЕХОМСКИЙ, Н. В. НИКОНОРОВ

Санкт-Петербургский государственный национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СПЕКТРАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА КАЛИЕВО-АЛЮМО-БОРАТНЫХ СТЕКОЛ
С НАНОКРИСТАЛЛАМИ, СОДЕРЖАЩИМИ
ГАЛОГЕНИДЫ МЕДИ

Представлена электрооптическая установка, позволяющая регистрировать спектры экситонного поглощения нанокристаллов галогенидов меди от температуры образца стекла. Впервые определены температуры солидуса, ликвидуса и кристаллизации нанокристаллов с CuCl и CuBr с погрешностью ±3°С.

Нанокристаллы хлорида и бромида меди обладают крутой границей поглощения в УФ и видимой частях спектра, поэтому они прекрасно подходят для создания оптических фильтров [1].

В ходе исследования были синтезированы стекла двух составов: 20K2O-25Al2O3-55B2O3 (мол%) 1) с добавкой 4Cu2O-0,66NaCl-16NaBr (вес%); 2) с добавкой 6,1Cu2O-9,35NaCl-1,45NaBr (вес%) [2]. Температуры стеклования были определены как 380°С и 400°С для 1 и 2 составов соответственно. Для выделения в матрице стекла нанокристаллов, содержащих бромид меди в первом составе и хлорид меди во втором, образцы прошли термообработку в течение 10 часов при температуре, большей Тg.

Для регистрации спектров поглощения образцов стекол в зависимости от температуры образца была создана специальная установка (рис. 1). Температурный диапазон был определен как 25-300°C с шагом 3-5°С.

Рис. 1. Схема экспериментальной установки: 1 – источник излучения,
2 – коллимирующая система линз, 3 – термоячейка, 4 – образец, 5 – спектрометр

Известно, что полосы поглощения Z1,2- и Z3-экситона CuCl и CuBr лежат на длине волны 384 нм и 365 нм для CuCl, и 392 нм и 412 нм для CuBr [3]. Уровень экситонного поглощения оценивался на длинах волн Z3-экситонов.

а)

б)

Рис. 2. Уровень оптической плотности образца в зависимости от температуры: состава 1 с температурой термообработки 390°С на длине волны 390 нм (а), состава 2 с температурой термообработки 410°С на длине волны 365 нм (б)

Исходя из полученных кривых, были определены температуры солидуса, ликвидуса и кристаллизации для данных образцов.

Состав 1

Состав 2

Тсол,°С

160

150

Тлик,°С

180

165

Ткр,°С

60

35

В сравнении с предыдущими исследованиями характеристические температуры оказались на 200°С ниже [1]. Из этого можно сделать вывод, что выделившаяся кристаллическая фаза состоит не только из галогенидов меди. Исходя из таких низких температур, данные стекла можно использовать в качестве температурных оптических переключателей в электрооптических схемах.

Список литературы

1. Dotsenko A. V., Glebov L. B., Tsekhomsky V. A. Physics and Chemistry of Photochromic Glasses. CRC Press. 1998. Р.187

2. Ким А. А., Никоноров Н. В., Сидоров А. И., Цехомский В. А., Ширшнев  в ЖТФ. 2011. Т.37. Вып.9. С.22-28.

3. Haselhoff M., Weber H.-J. Materials Research Bulletin. V.30. P.607-612.