ИСТИНА

Проект направлен на исследование влияния термического воздействия на поляризационно-чувствительный фототок, возникающий в наноструктурированных серебро-палладиевых резистивных плёнках при наклонном падении света. Эти исследования необходимы для увеличения чувствительности и стабильности разрабатываемого принципиально нового быстродействующего широкополосного датчика знака циркулярной поляризации лазерного излучения, не содержащего каких-либо оптических элементов, а также для детализации механизма возникновения зависящего от знака циркулярной поляризации фотовольтаического тока (циркулярного фототока) в серебро-палладиевых резистивных плёнках. В результате выполнения проекта будут получены новые знания о влиянии продолжительного термического воздействия на фазовый состав, электрические и фотовольтаические свойства серебро-палладиевых резистивных плёнок, полученных при различных температурах вжигания. В рамках проекта будут создаваться защитные покрытия для стабилизации электрических и фотовольтаических свойств плёнок. Планируется проведение экспериментов по исследованию температурной зависимости циркулярного фототока в плёнках с защитным покрытием. Будет разрабатываться физическая модель, описывающая механизм генерации циркулярного фототока в серебро-палладиевых резистивных плёнках.

В результате выполнения проекта будут получены следующие результаты: 1. Экспериментально и термодинамическими расчётами будет показано, что полученные по традиционной толстоплёночной технологии серебро-палладиевые плёнки, обладающие поляризационно-чувствительными фотовольтаическими свойствами, будут менять свои фотовольтаические свойства при продолжительной термической обработке в вакууме и в атмосфере воздуха в зависимости от температуры термообработки. 2. Будет показано, что изменение поляризационно-чувствительных фотовольтаических свойств серебро-палладиевых резистивных плёнок при термической обработке связано с изменением содержания оксида палладия. 3. Будет определён характер влияния термической обработки на отношение циркулярной и линейной составляющих фотовольтаического тока, возникающего в серебро-палладиевых плёнках при облучении эллиптически поляризованным лазерным излучением. 4. Будет предложен и реализован метод, позволяющий устранить эффект изменения содержания оксида палладия в серебро-палладиевых резистивных плёнках при термической обработке в вакууме и атмосфере воздуха. 5. При комнатной температуре, при высокой температуре (около 300 градусов по Цельсию), а также при низких температурах (при температурах, близких к температуре жидкого азота) на длине волны 1064 нм будут определены отношения циркулярной к линейной составляющих фототока, возникающего в серебро-палладиевых плёнках при облучении эллиптически поляризованным лазерным излучением. 6. Будет разработана физическая модель, объясняющая полученные результаты.

Научный коллектив имеет значительный задел по предлагаемому проекту. 1. Михеев Г. М., Александров В. А., Саушин А. С. Наблюдение циркулярного фотогальванического эффекта в серебро-палладиевых резистивных пленках // Письма в ЖТФ, Т. 37, № 12, С. 16-24, 2011. 2. Михеев Г. М., Александров В. А., Саушин А. С. Способ определения знака циркулярной поляризации лазерного излучения. G01J11/00, G01N21/21. Патент РФ на изобретение № 2452924, Бюл. изобр. №16 от 10.06.2012 3. Саушин А. С., Михеев Г. М. Влияние поляризации излучения на параметры фотовольтаических импульсов в наноструктурированных серебро-палладиевых резистивных плёнках // Химическая физика и мезоскопия, Т. 15, № 1, С. 127-137, 2013. 4. Стяпшин В. М., Михеев Г. М., Зонов Р. Г., Саушин А. С. Лазерная модификация фоточувствительной серебро-палладиевой резистивной плёнки // Нанотехника, № 3, С. 11-14, 2013. 5. Михеев Г. М., Зонов Р. Г., Саушин А. С., Дорофеев Г. А. Электрические и фотовольтаические свойства наноструктурированных серебро-палладиевых резистивных пленок // Нанотехника, № 4, С. 28-32, 2012. 6. Михеев Г. М., Саушин А. С., Гончаров О. Ю., Дорофеев Г. А., Гильмутдинов Ф. З., Зонов Р. Г. Влияние температуры вжигания на фазовый состав, фотовольтаический отклик и электрические свойства резистивных Ag/Pd пленок // Физика твердого тела, Т. 56, № 11, С. 2212-2218, 2014. 7. Михеев Г. М., Саушин А. С., Зонов Р. Г., Стяпшин В. М. Спектральная зависимость циркулярного фототока в серебро-палладиевых резистивных пленках // Письма в ЖТФ, Т. 40, № 10, С. 37-45, 2014.

В рамках исследований Ag/Pd плёнки нагревались в вакууме до температуры ~270° C, некоторое время выдерживались, а затем охлаждались до комнатной температуры. В процессе нагрева, выдержки и охлаждения измерялся фототок. Эксперименты показали, что нагрев плёнки приводит к увеличению фототока, при охлаждении плёнки фототок уменьшается. Однако после охлаждения фототок оказался меньше чем до нагрева. Была произведена серия экспериментов, где плёнка несколько раз нагревалась и охлаждалась. После каждого цикла нагрева и охлаждения фототок уменьшался. Исследования состава плёнок методом рентгеновской дифрактометрии показали уменьшение количества оксида палладия. Аналогичные эксперименты были произведены с охлаждением плёнок до температуры ~ -125° С. Охлаждение плёнок привело к небольшому уменьшению фототока, однако при нагреве до комнатной температуры фототок восстановился до изначальных значений. Исследовалось влияние содержания оксида палладия на фототок в Ag/Pd плёнках. Для прямого изменения содержания оксида палладия использовался метод восстановления Pd из PdO при взаимодействии с водородом, согласно химической реакции PdO+H→Pd+H2O. Содержание оксида палладия отслеживалось методами рентгеновской дифрактометрии и спектроскопии комбинационного рассеивания света. Исследования показали, что фототок существенно зависит от содержания оксида палладия, однако при полном отсутствии оксида палладия на поверхности плёнки фототок не исчезает. Продемонстрировано, что зависимость амплитуды и полярности фототока от степени циркулярной поляризации и знака циркулярной поляризации, а также зависимость от угла падения излучения хорошо описываются уравнениями эффекта увлечения. Для предотвращения изменения фототока при нагреве плёнки покрывались лаком КО-85. Также были получены плёнки с покрытием из оксида кремния. Предполагалось, что покрытия предотвратят выход из плёнки кислорода, получающегося при разложении оксида палладия. А при охлаждении палладий снова окислится кислородом, оставшимся в плёнке. Было установлено, что покрытие плёнки лаком уменьшило фототок в два раза. При нагреве плёнки с лаком до температуры ~270° C и с последующим охлаждением фототок уменьшился более чем в два раза. Следовательно, лак КО-85 не предотвращает уменьшение содержания оксида палладия в Ag/Pd плёнке. После нанесения оксида кремния на плёнку фототок уменьшился примерно в четыре раза, однако при температурном воздействии его значение практически не менялось.