Registration Number
0825U003129, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
27-08-2025
popup.evolution
.
Title
Opical properties of glassy alloys formed by binary halides and sulfides AgCl(I), Ag2S, Ga(La)2S3, GeS2, Sb2S3 doped with erbium and neodymium
Author
Tatyana Melnychuk,
popup.head Volodymyr Halyan
popup.opponent Stepan Mudry
popup.opponent Lyubomyr Nykyruy
popup.review Yuri Kogut
popup.review Galyna Myronchuk
popup.rada
Lesya Ukrainka Volyn National University
Description
Мельничук Т. К. Оптичні властивості склоподібних сплавів утворених бінарними галогенідами та сульфідами AgCl(I), Ag2S, Ga(La)2S3, GeS2, Sb2S3 легованих ербієм і неодимієм. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії з галузі знань 10 Природничі науки за спеціальністю 104 Фізика та астрономія. – Волинський національний університет ім. Лесі Українки, Луцьк, 2025.
Дисертація присвячена вивченню оптичних властивостей склоподібних сплавів, впливу компонентного складу та локальної структури скляної матриці на процеси поглинання / випромінювання світла, виникнення збуджених станів і релаксації іонівEr3+, Nd3+ у халькогенідних і халькогалогенідних напівпровідниках.
У першому розділі дисертації окреслено теоретичні аспекти процесів випромінювання та поглинання в халькогенідних склоподібних сплавах. Наведено порівняльну характеристику халькогенідних стекол і кристалів, проаналізовано їх структуру, оптичні та електронні властивості. Визначено роль халькогенів (S, Se, Te) у формуванні склоутворюючих систем та вплив модифікуючих домішок (As, Sb, Ag тощо) на оптичну активність, термічну стабільність та спектральну чутливість сплавів.
Окрему увагу приділено люмінесцентним властивостям халькогенідних стекол, легованих іонами рідкісноземельних металів, що обумовлено внутріцентровими електронними переходами у 4f-оболонці. Встановлено, що низька енергія фононів у халькогенідних стеклах сприяє зменшенню невипромінювальних втрат та підвищенню квантової ефективності, що є важливим чинником для їх застосування в лазерах, оптичних підсилювачах та оптоволоконних системах.
У другому розділі «Технологія синтезу стекол, методика та техніка експериментальних досліджень» дисертаційної роботи детально описано технологію отримання склоподібних сплавів складу Ga₂S₃–La₂S₃, Ga₂S₃–GeS₂–Sb₂S₃, AgCl(I)–Ga₂S₃–La₂S₃ легованих ербієм та неодимом. Методом рентгенівської дифракції, підтверджено аморфний стан усіх склоподібних зразків і відсутність кристалічних включень. Мікроструктурні дослідження SEM/EDS підтвердили однорідність сплавів та відповідність одержаних зразків розрахованому складу. У розділі детально описано експериментальні установки і методики: оптичного поглинання, фотолюмінесценції, комбінаційного розсіювання світла.
У третьому розділі «Оптичне поглинання та комбінаційне розсіювання світла халькогалогенідів і халькогенідних склоподібних сплавів» досліджено оптичне поглинання систем Ga₂S₃–GeS₂–Sb₂S₃, Ag₂S–Sb₂S₃–GeS₂, AgCl(I)–Ga₂S₃–La₂S₃ легованих ербієм та неодимієм.
Проаналізовано спектри поглинання у діапазоні 550–2000 нм для стекол Ga₂S₃–GeS₂–Sb₂S₃, легованих(1–4 ) % Er та 2 % Nd. Оцінено оптичну ширину забороненої зони стекол та встановлено її концентраційну залежність від вмісту ербію.
Досліджено вплив галогенідів AgCl(I) на оптичні властивості склоподібних сплавів Ga₂S₃–La₂S₃ легованих ербієм. Проаналізовано спектри поглинання у видимому та близькому ІЧ-діапазоні для стекол Ga₂S₃–La₂S₃–Er₂S₃ і, в яких введено AgCl(I).
Методом раманівської спектроскопії встановлено структурні фрагменти склоподібних сплавів. Аналіз спектрів комбінаційного розсіювання світла сульфідних стекол Ga₂S₃–GeS₂–Sb₂S₃ (з 4 мол.% Er, 2 мол.% Nd) свідчать про домінування тетраедрів [GeS4] та тригональних пірамід [SbS3]. Експериментальні спектри комбінаційного розсіювання світла кристалу β-GaLaS₃:Er порівнювались зі стеклами Ga₂S₃–La₂S₃–Er₂S₃ подібного складу.
У четвертому розділі «Випромінювання склоподібних сплавів у видимому та інфрачервоному діапазонах» подано результати дослідження фотолюмінесцентних властивостей халькогенідних, та халькогалогенідних склоподібних сплавів легованих іонами рідкісноземельних металів Er³⁺ та Nd³⁺. Дослідження охоплює системи Ga₂S₃–GeS₂–Sb₂S₃ та Ag₂S–GeS₂–Sb₂S₃, а також AgCl(I)–Ga₂S₃–La₂S₃.
Показано, що легування стекол іонами Er³⁺ і Nd³⁺ обумовлює появу інтенсивних смуг фотолюмінесценції з максимумами при 660, 810, 860, 980, 1070, 1350, 1540, 1700 і 2490 нм, які відповідають електронним переходам у f-оболонках іонів Er3+та Nd3+. Встановлено, що збільшення концентрації Er3+ призводить до пригнічення емісії, яка пов’язана з Nd³⁺ внаслідок ефективного перенесення енергії між іонами-донора та акцептора.
Досліджено фотолюмінесцентні властивості в системах AgCl(I)–Ga₂S₃–La₂S₃ легованих ербієм та монокристалі β-GaLaS₃:Er, зокрема вплив γ-опромінення на спектральні характеристики. Виявлено, що γ-опромінення істотно не впливає на спектри фотолюмінесценції халькогенідних стекол, що свідчить про їхню високу радіаційну стійкість, на відміну від кристалів, де інтенсивність зменшується внаслідок утворення дефектів індукованих радіацією.
Registration Date
2025-07-23
popup.nrat_date
2025-07-23 / 2026-07-01
