Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Wytwarzanie i propagacja fal akustycznych o wysokich częstotliwościach w nanowarstwach metalicznych

Aleksiejczuk M.

Prace Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN

2007

nr 9

3-104

Teoretyczne badania właściwości sprężystych w układach periodycznych dwuskładnikowych, były podjęte w połowie poprzedniego wieku. Wyniki jednych z bardziej znaczących badań zostały zaprezentowane przez M. Rytova (1956) [96]. M. Rytov wyprowadził zależności dyspersyjne dla fal sprężystych (akustycznych) w nieskończonym układzie warstw podwójnych. Praca ta mimo tego, że została opublikowana dość dawno, wciąż jest aktualna i często cytowana. Właściwości optyczne struktur warstwowych ze względu m. in. na zastosowania w laserach półprzewodnikowych były opisywane przez Yeha P. (1979) [114] oraz Yariva A. i Yeha P. (1984) [112, 113]. Z otrzymanych teoretycznie zależności dyspersyjnych wynikało istnienie zakresów częstotliwości, w których fala elektromagnetyczna nie mogła się propagować (Wert CA. i Thomson R.M. (1970) [107], Kittel C. (1974) [71]). Basseras P. et al. (1995) [22] opierając się na modelu Rytova otrzymał przybliżone wzory na wielkość przerwy energetycznej dla wielokrotnej struktury w przypadku gdy obie warstwy mają zbliżoną impedancję akustyczną. Natomiast Djafari-Rouhani et al. (1983) [43] podał zależność na akustyczny mod zlokalizowany dla przypadku struktury zwielokrotnionej półnieskończonej. Prace Djafari-Rouhani wykonywane były ze względu na zainteresowanie cienkowarstwowymi heterogenicznymi strukturami półprzewodnikami dla potrzeb mikroelektroniki. Wykonanie badań eksperymentalnych w owym czasie było niemożliwe z tego względu, że nie istniały możliwości efektywnego pobudzania fali sprężystej w zakresie bardzo wysokich częstotliwości. Pomiary metodą spektroskopii Brillouina, ze względu na małą dokładność i czułość dla przypadku układów nanowarstwowych nie mogły być zastosowane. Dopiero w latach 90-tych ubiegłego stulecia, po opracowaniu laserów generujących bardzo krótkie impulsy o femtosekundowych czasach trwania, można było pobudzić i odbierać drgania sprężyste w nanostrukturach (Thomsen C. et al. (1986) [103]). Celem pracy była analiza warunków pobudzenia akustycznych modów zlokalizowanych w periodycznych układach nanowarstwowych oraz pomiar wzbudzenia akustycznych modów zlokalizowanych w podwójnych metalicznych strukturach wielowarstwowych. Wr pracy podano numeryczne obliczenia zależności dyspersyjnych dla fal akustycznych w nanowarstwowych strukturach wielokrotnych Au/V oraz zależności modu zlokalizowanego w tych strukturach od parametrów struktur, a także rodzaju warstwy wierzchniej. Opierając się na pracach Yarifa A. i Yeha P. (1984) [112] dotyczących własności optycznych analogicznych struktur periodycznych, wykorzystując macierz transformacji, podano zależność częstotliwości modu zlokalizowanego od wybranych parametrów nanostruktury oraz określono warunki występowania tego modu. Rezultaty tych obliczeń zweryfikowano z wynikami badań eksperymentalnych, które przeprowadzono dla struktur Au/V w Laboratoire des Milieux Desordonnes et Heterogenes Uniwersytetu Pierre et Marie Curie w Paryżu, W pracy przedstawiono także wyniki pomiarów struktur Cu/Co, Ag/Fe i Gd/Co, w których nie obserwowano modu zlokalizowanego. Określono w nich natomiast prędkość fali podłużnej oraz graniczną grubość warstwy podwójnej w strukturze nanowarstwowej przy której właściwości sprężyste takich nanowarstw zaczynają się różnić od właściwości sprężystych grubych warstw i materiałów typu objętościowego. Praca składa się z pięciu rozdziałów. W drugim rozdziale przedstawiono technologie wytwarzania cienkich warstw metalicznych, modele wzrostu warstw oraz podstawowe techniki pomiarowe. Skoncentrowano się przede wszystkim na metodzie wiązek molekularnych, przy pomocy której otrzymywane były nanowarstwy, których wyniki badań eksperymentalnych zostały przedstawione w niniejszej pracy, Wśród technik pomiarowych przedstawiono metodę iiiskokątowej reflektometrii rentgenowskiej, która pozwalała na określenie jakości warstw struktury i parametrów geometrycznych poszczególnych warstw składowych w wielokrotnej strukturze warstwowej. W pracy przedstawione zostały otrzymane refiektogramy dla nanowarstw Au/V i podane parametry otrzymanych warstw, uzyskane za pomocą programu. Symulreflec. W rozdziale trzecim, omówiono zjawisko fotoakustycznego pobudzenia warstwy metalicznej za pomocą krótkiego impulsu laserowego, stosowane następnie do pobudzania drgań sprężystych w badanych nanowarstwach. Określono wpływ dyfuzji termicznej na kształt impulsu akustycznego oraz opisano proces detekcji sygnału akustycznego propagującego się w warstwie metalicznej pobudzonego za pomocą wiązki laserowej, W rozdziale czwartym przedstawiono eksperymentalną metodę generacji drgań akustycznych dużej częstotliwości za pomocą lasera femtosekundowego oraz detekcji sygnału akustycznego w ośrodku nanowarstwowym, naniesionym na podłoże dielektryczne. Detekcję sygnału przeprowadzano za pomocą opóźnionego sondującego impulsu laserowego. Podano otrzymane eksperymentalnie wybrane zależności zmian współczynnika odbicia światła od czasu opóźnienia impulsu sondującego, które są reakcją na impulsowe femtosekundowe pobudzenie nanostruktury warstwowej. Przedstawiono wyniki pomiarów dla wielokrotnych nanostruktur warstwowych: Cu/Co, Ag/Fe, Gd/Co i Au/V. Wyznaczono prędkości propagacji podłużnych fal akustycznych w kierunku prostopadłym do powierzchni warstw (dla nanowarstw Cu/Co, Ag/Fe, Gd/Co) oraz częstotliwość zlokalizowanych modo w akustycznych (dla Au/V). W rozdziale piątym przedstawiono teorie propagacji fal akustycznych w periodycznych strukturach warstwowych na bazie modelu Rytova, Podano otrzymane numerycznie na bazie tego modelu zależności dyspersyjne dla fal sprężystych w badanych nanowarstwach Au/V oraz wyznaczono parametry przerw częstotliwości, w których zabroniona jest propagacja fal sprężystych. Zaprezentowano także metodę eksperymentalnej weryfikacji fononowej przerwy częstotliwości w nanostrukturach warstwowych wykorzystując tunelowe złącza nadprzewodnikowe. W rozdziale szóstym przedstawiono elementy teorii modów zlokalizowanych w układach wielowarstwowych. Następnie w oparciu o macierz transformacji, znaną z optyki periodycznych układów warstwowych, podano zależności częstotliwości modu zlokalizowanego od parametrów nanostruktury warstwowej. Określono obszary istnienia rozwiązanie. Podano rezultaty obliczeń numerycznych częstotliwości akustycznych modu zlokalizowanego dla nanostruktury warstwowej Au/V, w zależności od grubości warstw składowych nanostruktury i warstwy wierzchniej. Ustalono warunki przy jakich możliwa jest generacja modów zlokalizowanych w warstwowych strukturach periodycznych.