01
Baigiamųjų darbų vadovas
Kvarcinis stiklas pasižymi įvairiomis struktūrinėmis konfigūracijomis, esant skirtingoms temperatūros ir slėgio sąlygoms, kartu su nuolatiniu tūrio tankinimu, o tai daro didelę įtaką jo makroskopinėms optinėms savybėms, tokioms kaip lūžio rodiklis. Tačiau pagrindiniai mikroskopiniai struktūriniai evoliucijos mechanizmai, slypintys dėl tankinimo, kurį sukelia aukštos -temperatūros ir aukšto -slėgio (HPHT) fizinis suspaudimas ir femtosekundinis tiesioginio rašymo lazeriu (FLDW) fotoelektrinis sužadinimas, dar nėra iki galo išaiškinti. Gilesnis šių ne-pusiausvyros stiklo tinklo pertvarkymo procesų ekstremaliomis sąlygomis supratimas yra labai svarbus lanksčiam naujų daugiagyslių skaidulų, kvantinių integracijų ir pažangių optoelektroninių hibridinių įrenginių projektavimui ir plėtrai.
02
visa teksto apžvalga
Šiame tyrime sistemingai lyginami struktūriniai fazių perėjimai ir optiniai atsakai, kuriuos sukelia apdorojimas aukštu -temperatūriniu aukšto{1} slėgiu (HPHT), femtosekundinis tiesioginis rašymas lazeriu (FLDW) ir jų kombinuoti procesai kvarciniame stikle. Išvados atskleidžia, kad nors abu metodai pasiekia tiesinį lūžio rodiklio ir makroskopinio tankinimo padidėjimą, jie iš esmės skiriasi mikroskopinio restruktūrizavimo būdais. Svarbiausias skirtumas yra tas, kad stiklo struktūra lazeriu{4}}apšvitintame regione išsivysto į būdingą aukštos virtualios temperatūros (1600–2000 K) būseną esant ekstremaliems fototerminiams efektams, kartu atsirandančių ne-jungiamųjų deguonies (NBO) defektų, glaudžiai susijusių su kraštų -dalijimosi SiO4 tetraedrais. Tai lemia fotoliuminescencijos (PL) elgesį, kuris labai skiriasi nuo to, kuris pasiekiamas naudojant paprastą fizinį apdorojimą aukštu slėgiu.
03
Teksto ir vaizdo analizė
1 paveiksle parodytas silicio stiklo femtosekundiniu lazeriu-sukeltų II tipo nanogardelių aukšto -slėgio tolerancijos apibūdinimas, įskaitant perdavimo optines mikrografijas (A-F, M-P) ir poliarizacijos mikrografijas (G-L, Q-T). Buvo sukurta originali stiklinė, tik atkaitinta kontrolinė grupė ir keturi 673 K aukštos temperatūros ir aukšto slėgio gradientų lygiai 1,4, 2,5, 3,7 ir 4,9 GPa, o procesai buvo lyginami dviejose grupėse: „pirmiausia lazeris, aukštas slėgis“ ir „pirmiausia aukštas slėgis, lazeris“. Lazerio impulso energija buvo fiksuota ties 0,8 µJ. Poliarizacijos vaizdo spalvinis signalas parodo nanogardelės formos dvigubo lūžio intensyvumą. Rezultatai rodo, kad paprastas 673 K atkaitinimas nepažeidžia grotelių, o nanogardelės struktūra ir dvigubas lūžis gali būti stabiliai išlaikomi, kai slėgis yra mažesnis arba lygus 2,5 GPa. Pasiekus 3,7 GPa, dvigubas lūžis žymiai sumažėja, o esant 4,9 GPa, dvigubas lūžis žymiai sumažėja. Visiškas dvigubo lūžio išnykimas rodo, kad jis yra didesnis nei 3,7 GPa Aukšta temperatūra ir aukštas slėgis sutrauks nano poras grotelių viduje, sunaikins periodinę tankio moduliavimo struktūrą, o gardelės fazės vėlavimo pokytis yra grįžtamas abiejose apdorojimo sekose, o tai patvirtina, kad nano grotelės turi aukšto slėgio ištrinamos rekonstrukcijos ypatybes.
2 paveiksle pavaizduoti silicio stiklo konfokalinės mikroskopijos fotoliuminescencijos spektrai, gauti naudojant dviejų tipų sužadinimo šviesą, atitinkamai 325 nm ir 532 nm. Defektų liuminescencijos skirtumai buvo lyginami tarp penkių mėginių grupių: originalaus stiklo, tik femtosekundinio lazerio tiesioginio rašymo (FLDW), tik aukštos temperatūros ir aukšto slėgio (HPHT), aukšto slėgio prieš lazerį ir lazerio prieš aukštą slėgį; FLDW apdoroti mėginiai pasižymėjo ir 530 nm žalios emisijos smailės, ir 650 nm raudonos emisijos smailės. Žalia šviesa kilo iš savaime įstrigusių eksitonų, o raudona šviesa atitiko izoliuotus nejungiančius deguonies defektus. Tačiau visi HPHT apdoroti mėginiai galėjo stebėti tik žalią liuminescenciją ir visišką raudonos šviesos smailės išnykimą, o tai rodo, kad yra esminis skirtumas tarp defektų tipų, kuriuos sukelia femtosekundinis lazeris ir aukšto slėgio modifikacija. Apdorojimas aukštu slėgiu skatina sąveiką tarp nejungiamojo deguonies ir stiklo tinklų, pašalinant raudonos šviesos signalą, atitinkantį izoliuotą nejungiantį deguonį.
3 paveiksle naudojama konfokalinė Ramano spektroskopija, skirta išanalizuoti aukštos temperatūros ir aukšto slėgio (HPHT), femtosekundinio lazerinio tiesioginio rašymo (FLDW) ir sudėtinio proceso modifikuoto silicio stiklo mikrotinklo struktūrą. A paveiksle parodytas visas Ramano spektras iš keturių mėginių grupių: originalaus stiklo, tik lazerio, 4,9 GPa aukšto slėgio ir 4,9 GPa aukšto slėgio po lazerio. Pagrindinė Si{5}}O-Si šešiakampio žiedo lenkimo vibracijos smailė esant 440 cm⁻¹ yra pagrindinės analizės objektas; B paveiksle parodyta HPHT mėginio Ramano pagrindinės smailės padėties kitimo kreivė esant slėgiui. Pagrindinė smailė pasislenka link didesnių bangų skaičiaus ir siaurėja juostos plotis didėjant slėgiui, o tai atitinka Si-O-Si ryšio kampo sumažėjimą ir tolygesnį ryšio kampo pasiskirstymą. Dešinė vertikali ašis sinchroniškai kalibruojama su atitinkama virtualia temperatūra; C paveiksle palyginamas pagrindinis smailės poslinkis ir lygiavertė originalaus, 3,7 GPa ir 4,9 GPa iš anksto presuoto stiklo virtuali temperatūra po lazerio švitinimo skirtingomis energijomis. Švitinant lazeriu visos mėginio struktūros asimptotiškai susilieja į vienodą virtualią 1600{18}}2000 K temperatūrą. Pagrindinis mažo iš anksto presuoto stiklo smailės poslinkis prisisotina lazerio energijos, o pagrindinė 4,9 GPa didelio -tankio stiklo smailė pasislenka link mažesnių bangų skaičiaus ir atskleidžia, kad lazerio spaudimo tinklas gali atsipalaiduoti. Tai intuityviai atspindi skirtingą HPHT ir FLDW modifikavimo takų reguliavimo dėsnius dėl silicio deguonies jungties kampo ir lygiavertės virtualios temperatūros.
04
santrauka
Šiame straipsnyje sistemingai atskleidžiami panašumai ir skirtumai tarp didelio{0}}slėgio fizinio suspaudimo ir femtosekundžių lazerinio tiesioginio rašymo tankintame kvarciniame stikle. Nors abu gali pasiekti nuolatinį tankinimą ir lūžio rodiklio padidėjimą, mikroskopiniu lygmeniu elektromagnetinio sužadinimo sukeltas itin greitas lazeris unikaliai skatina stiklo tinklą vystytis link aukštos virtualios temperatūros būsenos ir lokaliai sukelia unikalius mikroskopinius kristalografinius defektus, tokius kaip jungties nutrūkimas, NBO ir bendrųjų kraštų apdorojimas aukštoje slėginėje tetraedroje. (RUM) deformacija. Šis atradimas ne tik išaiškina topologinės deformacijos ribas amorfiniuose tinkluose taikant skirtingus energijos įpurškimo metodus, bet ir suteikia tvirtą teorinį pagrindą projektuojant naujus fotoninius įrenginius ir optinio ryšio komponentus, pritaikant vietinę struktūrą ateityje.
