Preview

Российский технологический журнал

Расширенный поиск

ТЕОРИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ СРЕДЫ КАК ИНСТРУМЕНТ АНАЛИЗА ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ

https://doi.org/10.32362/2500-316X-2018-6-2-56-66

Полный текст:

Аннотация

Методы эффективной среды применяются для описания оптических и магнитооптических свойств нанокомпозитов, представляющих собой неоднородные структуры, в которых металлические гранулы помещены в матрицу полупроводника или диэлектрика. В подобных структурах возможно существование гигантского и туннельного магнитосопротивления, гигантского аномального эффекта Холла, большой магнитооптической активности, аномального оптического поглощения. Существует несколько методов описания эффективной среды нанокомпозита. Основным приближением в случае малой концентрации металлической компоненты (в нашем случае она составляет 7%) является использованный нами метод эффективной среды Максвелла-Гарнетта, который описывает структуру через эффективную диэлектрическую проницаемость εeff. Для средних концентраций применяется приближение Бруггемана; в случае произвольных концентраций хорошо работает симметризованное приближение Максвелла-Гарнетта. В статье исследована спектральная зависимость диэлектрической проницаемости образца нанокомпозита в ближней ИК-области спектра. С помощью формул Френеля построены спектральные зависимости коэффициентов отражения и пропускания р-поляризованного света. Обнаружены и обсуждены особые точки приведенных спектральных зависимостей при λ, равных 1 и 4 мкм. Определен состав нанокомпозита (Cu+Si), для которого наблюдается хорошее качественное и количественное согласие экспериментальных и модельных зависимостей. Проведенный в статье анализ позволяет прогнозировать оптические свойства любого нанокомпозита, что важно для выбора материалов с заданными свойствами. Обсуждены возможности использования нанокомпозитов.

Об авторах

А. Н. Юрасов
Московский технологический университет (МИРЭА)
Россия


М. М. Яшин
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Россия


Список литературы

1. Юрасов А.Н. Магниторефрактивный эффект, как бесконтактный метод исследования функциональных материалов // Материаловедение. 2014. № 6. C. 32-38.

2. Sukhorukov Yu.P., Telegin A.V., Bessonov V.D., Gan’shina E.A., Kaul’ A.R., Korsakov I.E., Perov N.S., Fetisov L.Yu., Yurasov A.N. Magnetorefractive effect in the La1-xKxMnO3 thin films grown by MOCVD // J. Magn. Magn. Mat. 2014. V. 367. P. 53-59.

3. Buravtsova V., Gan’shina E., Lebedeva E., Syr’ev N., Trofimenko I., Vyzulin S., Shipkova I., Phonghirun S., Kalinin Yu., Sitnikov A. The features of TKE and FMR in nanocomposites-193 semiconductors multilayers // Solid State Phenomena. 2011. V. 168-169. P. 533-536.

4. Hrabovský D., Caicedo J.M., Herranz G., Infante I.C., Sánchez F., Fontcuberta J. Jahn-Teller contribution to the magneto-optical effect in thin-film ferromagnetic manganites // Phys. Rev. B. 2009. V. 79(5). P. 052401-1-052401-4.

5. Bergman L.J. The dielectric constant of a composite material - a problem in classical physics // Phys. Rev. Lett. 1980. V. 44. P. 1285-1287.

6. Gerady J.M., Ausloos M. Absorption spectrum of clusters of spheres from the general solution of Maxwell's equations. The long-wavelength limit // Phys. Rev. B. 1980. V. 22(12). P. 4950-4959.

7. Gerady J.M., Ausloos M. Effects of high polar orders on the infrared absorption spectrum of ionic clusters // Surface Sci. 1981. V. 106. P. 319-326.

8. Антонов В.А., Пшеницин В.И. Эффективная диэлектрическая проницаемость гетерогенной системы // Оптика и спектроскопия. 1981. Т. 50. С. 362-370.

9. Касаткин С.И., Васильева Н.П., Муравьев А.М. Спинтронные магниторезистивные элементы и приборы на их основе. М.: Электроинформ, 2005. 168 с.

10. Xiao J.Q., Jiang J.S., Chien C.L. Giant magnetoresistance in nonmultilayer magnetic systems // Phys. Rev. Lett. 1992. V. 68. P. 3749-3756.

11. Ведяев А.В., Грановский А.Б., Калицев А.В., Брауерс Ф. Аномальный эффект Холла гранулированных сплавов // ЖЭТФ. 1997. Т. 112. C. 2198-2209.

12. Балабанов В. И. Нанотехнологии. Наука будущего. М.: Эксмо, 2009. 256 с.

13. Вызулин С.А., Горобинский А.В., Калинин Ю.Е., Лебедева Е.В., Ситников А.В., Сырьев Н.Е., Трофименко И.Т., Чекрыгина Ю.И., Шипкова И.Г. ФМР, магнитные и резистивные свойства мультислойных наноструктур (CoFeZr)x(Al2O3)1-x/Si // Известия РАН, сер. физическая. 2010. Т. 74. № 10. C. 1441-1443.

14. Naik S.R., Rai S., Tiwari M.K., Lodha G.S. Structural asymmetry of Si/Fe and Fe/Si interface in Fe/Si multilayers // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41. P. 115307-115312.

15. Ханикаев А.Б., Грановский А.Б., Клерк Ж.-П. Влияние распределения гранул по размерам и притяжения между гранулами на порог перколяции в гранулированных сплавах // Физика твердого тела. 2002. Т. 44. С. 1537-1540.

16. Price P.J. Anisotropic conduction in solids near surfaces // IBM J. Res. Develop. 1960. V. 4. P. 152-157.

17. Маевский В.М. Теория магнетооптических эффектов в многослойных системах с произвольной ориентацией намагниченности // Физика металлов и материаловедение (ФММ). 1985. Т. 59. № 2. С. 213-219.

18. Bass M., DeCusatis C., Enoch J.M., Lakshminarayanan V., Li G., MacDonald C., Mahajan V.N., Van Stryland E. Handbook of optics: Third Edition. Vol. IV: Optical properties of materials, nonlinear optics, quantum optics. McGraw-Hill Education, 2009. V. 4. 1152 р.

19. Gorelik1 V.S., Yashin M.M., Vodchits A.I., Reflection spectra of 1D photonic crystals based on aluminum oxide // Physics of Wave Phenomena. 2017. V. 25. № 3. P. 175-179.

20. Горелик В.С., Яшин М.М. Узкополосные фильтры в видимом спектральном диапазоне на основе пористого фотонного кристалла // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: естественные науки. 2016. № 5(68). С. 105-114.

21. Сушко М.Я., Криськив С.К. Метод компактных групп в теории диэлектрической проницаемости гетерогенных систем // Журн. техн. физики. 2009. Т. 79. Вып. 3. C. 97-101.

22. Granovsky A.B., Gan’shina E.A., Vinogradov A.N., Rodin I.K., Yurasov A.N., Khan H.R. Magnetooptical spectra of ferromagnetic Co-CoO composites // Physics of Metals and Metallography. 2001. V. 91. № 1 suppl. S52- S55.


Для цитирования:


Юрасов А.Н., Яшин М.М. ТЕОРИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ СРЕДЫ КАК ИНСТРУМЕНТ АНАЛИЗА ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ. Российский технологический журнал. 2018;6(2):56-66. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2018-6-2-56-66

For citation:


Yurasov A.N., Yashin M.M. THE EFFECTIVE MEDIUM THEORY AS A TOOL FOR ANALYZING THE OPTICAL PROPERTIES OF NANOCOMPOSITES. Russian Technological Journal. 2018;6(2):56-66. (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2500-316X-2018-6-2-56-66

Просмотров: 136


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-316X (Online)