A-C:H қабықшаларының оптикалық қасиеттері

15.5 суретінде 50º Сден 200º Сге дейінгі температурада кварцтық тө сеніштерге отырғ ызылғ ан a-C: H қ абық шаларының T(λ) ө ткізгіштігінің спектрлік тә уелділігі кө рсетілген. Қ абық шалардың спектрінің кө рінетін аймағ ында жоғ арғ ы мө лдірлікке (прозрачность) ие екені жә не жарық тың толқ ын ұ зындығ ы материалдың жұ ту шегінің тө менгі мә ніне дейін тө мендеуі кезінде T(λ) тө мендейтіні кө рініп тұ р. T(λ) отырғ ызу температурасының кө терілуімен қ атар ө седі.

15.5 сурет - Ә ртү рлі орналастыру температураларында жасалғ ан a-C: H қ абық шаларының ақ жарық ты ө ткізу спектрі

Отырғ ызу температурасын кө терген кезде қ абық шаның мө лдірлігінің ө згеруіне ИҚ -спектроскопия ә дісімен орнатылғ ан қ абық шаның қ ұ рылымының ө згеруі ә келеді. Осылайша, қ арастырылып отырғ ан T(λ) ө згерісі қ абық шаны отырғ ызу температурасының кө терілуімен қ атынасының ө суі байланысты болуы мү мкін.

Массивті материалда жарық экстинкциясы (ә лсіреуі) жарық тың конденсирленген орта атомдарымен жұ тылуы жә не шашырауы нә тижесі ретінде қ арастырылуы мү мкін. Жұ қ а қ абық шаларда бұ л қ ұ былыс тек жарық тың зат атомдарымен жұ тылуы болып табылмайды. Оғ ан, сонымен қ атар, беттің тегіс еместігі, қ абық шаның кристалдығ ының дең гейі жә не т.б. ә сер етеді. Осы факторлардың барлығ ы жұ қ а қ абық шаларда жарық тың ә лсіреуіне ә келеді, яғ ни К экстинкция жә не α жұ тылу коэффиценттерінің мә ндерінің ө згеруін туғ ызады; , олар қ атынасымен байланысты.

15.6 жә не 15.7-суреттерінде а-С: Н қ абық шаларының экстинкция жә не жұ тылу коэффиценттерінің отырғ ызу температурсына тә уелділігі келтірілген. Суреттен α -ның реті екенін жә не оның те келтірілген мә ліміттерге сә йкес екенін кө руге болады. Сонымен қ атар, α -ның тү сетін фотондардың жоғ арырақ энергиялар интервалында (кү шті жұ тылу) ү лкен мә нге жә не тө менірек энергия интервалында (ә лсіздеу жұ тылу) тө мен мә нге ие екенін кө руге болады.

15.6-сурет. Ә ртү рлі орналастыру температуралырында а-С: Н қ абық шаларының жұ тылу коэффицентінің спектралдық тә уелділігі

15.7-сурет. a-C: H қ абық шасындағ ы экстинкция коэффициентінің орналастыру

температурасына тә уелділігі.

15.6 жә не 15.7-суретке қ атысты, a-C: H қ абық шасындағ ы К жә не α ө лшемі орналастыру температурасының ө суіне байланысты азаяды. Бұ л ИҚ -спектроскопияның нә тижесіне, a-C: H матрицасындағ ы sp³ байланысының пайда болу ық тималдылығ ының ұ лғ аюымен шешілуі мү мкін. Бұ л алмазтә різдес фазаның ұ лғ аюымен жә не графиттә різдес фазаның азаюына ә кеп соғ ады. Атомды-кү шті микроскопия ә дісімен анық талғ андай, орналастыру температурасының ө суімен бірқ алыпты емес беттің азаюымен шешілуі мү мкін.

15.8-суретте орналастыру температурасы мен a-C: H n қ абық шасының сыну коэффициенті арасындағ ы тә уелділік графигі кө рсетілген, мұ нда

15.8-сурет. Орналастыру температурасы Т мен a-C: H қ абық шасының сыну коэффициенті n арасындағ ы тә уелділік

15.8-суретте орналастыру температурасының ұ лғ аюы, қ абық шаның сындыру коэффициентінің азаюына ә кеп соғ ады. Бұ л қ абық шалар қ ұ рылымының ө згерісі жә не олардың орналастыру температурасының ұ лғ аюымен жә не алмазтектес фаза ү лесінің ұ лғ аюының байланысымен тү сіндіріледі. Ө зіміз білетіндей, алмазтектес фаза сындыру коэффициентінің тө мен қ арсы кескін беру қ асиетімен сипатталады.

(α hν)^1/2 дін hν ден коэффициентінде қ ұ растырылғ ан ә р тү рлі орналастыру температурасында алынғ ан a-C: H қ абық шаларының жұ тылу коэффициенттерінің спектрлік тә уелділік графигі 15.9- суретте корсетілген.

15.9-сурет. Ә р тү рлі орналастыру температурасындағ ы a-C: H қ абық шалардың шеткі фундаментальды жұ тылуының спектрлік тә уелділігі.

Зоналар аймағ ына жақ ын жерде тіркелген мә ндерінде фотонның энергиясы hν оптиалық жұ тылу аймағ ынан алынғ ан (15.6-сурет). Барлық қ абық шалар ү шін тү зулердің қ исаю біркелкілігін 15.9- суретте кө руге болады.

Ә р тү рлі орналастыру температурасынан алынғ ан a-C: H қ абық шаларының оптикалық тыйым салынғ ан ө ң ір енінің мә ні 15.1-кестеде кө рсетілген. Орналастыру температурасының тө мендеуімен Еg тө мендегені кө рініп тұ р. Еg-нің ө лшемі sp² кластерлердің орташа ө лшемімен байланысты болғ андық тан, орналастыру температурасының кемуімен, sp² кластерлерінің орташа ө лшемі ө седі деп қ арастыруғ а болады. Ал бұ л, қ абыршақ тағ ы sp³/sp² қ атынасының азаюына ә келіп соғ ады.

Кесте 15.1- a-C: H қ абық шаларының оптикалық параметрлерінің орналастыру температурасына тә уелділігі.

негізінде, бө лшектердің орын ауыстыруы мен сақ талуы, тек олардың тербеліс қ озғ алыс тең геру аумағ ында. Кристалды жә не аморфты кү йдегі заттардын басты айырмашылығ ы химиялық жә не геометриялық кристал тордын орналасуында жә не аморфты заттардың ұ зақ қ ашық тық та атомдардың орналаспауы.

Сондық тан кристалдарда алыс қ ашық тық ты геометриялық қ атар болады, ал аморфты заттарда адыс қ ашық тық ты қ атар болмайды. Заттардың сұ йық кү йден кристалдық кү йге ө ту ү шін бей берекет орналасқ ан бө лшектерді қ айта топтастыру керек. Егер бө лшектер ә р тү рлі болса бұ л процесс аса қ ыйындатады жә не тежейді. Амплитуданың жылулық тербелісі маң ыздырақ емес.

Тербеліс бө лшектерінің ө лшемі табиғ аттағ ы химиялық ө зара байланысына тә уелді, ал қ алғ аны химиялық қ ұ рамына байланысты. Бұ л факторлар сұ йық тың аморфты немесе кристалдық кү йге ө туіне шешуші роль атқ арады