Search

Materiālu funkcionālās īpašības ir cieši saistītas ar to struktūru un ķīmisko sastāvu. Darbā tiek pētīta saikne starp vara molibdāta (CuMoO4) un tā cieto šķīdumu ar volframu un cinku (CuMo1-xWxO4 un Cu1-xZnxMoO4) lokālo atomāro struktūru un termohromajām īpašībām, izmantojot rentgenstaru absorbcijas un rezonanses rentgenstaru emisijas spektroskopijas (XAS un RXES) metodes. Eksperimentālie dati tiek interpretēti, balstoties uz apgrieztās Monte-Karlo metodes modelēšanu un teorētiskiem aprēķiniem. Darbā tiek nodemonstrēts, ka XAS un RXES metodes ir labi piemērotas lokālas struktūras pētījumiem materiālos ar zemu simetriju, kā arī tiek izskaidrota apskatīto materiālu lokālās struktūras izkropļojumu un režģa dinamikas saistība ar to termohromajām īpašībām. Atslēgas vārdi: CuMoO4, rentgenabsorbcijas spektroskopija, EXAFS, XANES, apgrieztā Monte-Karlo metode, The functional properties of materials are closely related to their structure and composition. In this thesis, the relationship between the local atomic structure and thermochromic properties of copper molybdate (CuMoO4) and its solid solutions with tungsten and zinc (CuMo1-xWxO4 and Cu1-xZnxMoO4) is studied using X-ray absorption and resonant X-ray emission spectroscopy (XAS and RXES). Experimental data are interpreted based on reverse Monte Carlo modeling and theoretical calculations. The study demonstrates the possibilities of the XAS and RXES methods to probe the local structure changes in materials with low symmetry, as well as explains the relationship between the local structure distortions and lattice dynamics of the considered materials and their thermochromic properties. Keywords: CuMoO4, X-ray absorption spectroscopy, EXAFS, XANES, reverse Monte Carlo method

Caurspīdīga, ar retzemju joniem aktivēta oksifluorīdu stikla keramika ir potenciāla alternatīva augstas efektivitātes luminiscējošu materiālu izstrādē. Kristāliskā fāze keramikā ir iemesls paaugstinātai luminiscences efektivitātei salīdzinājumā ar stiklu. Šādā materiālā ir aktuāli kontrolēt aktivatoru iebūvēšanos kristāliskajā fāzē. Darba mērķis ir raksturot Gd(III) jonu iebūvēšanos dinamiku caurspīdīgas stikla keramikas kristāliskajā fāzē atkarībā no karsēšanas temperatūras un izvēlētā sastāva. Šajā pētījumā tika sintezēti stikli ar sekojošiem sastāviem: 46 SiO2 - 20 Al2O3 - 8 CaCO3 - 25.9 CaF2 - 0.1 GdF3 un 46 SiO2 - 20 Al2O3 - 8 CaCO3 - 20.9 CaF2 - 5 XF - 0.1 GdF3, kur X ir Li, K, Na. Paraugi tika karsēti dažādās temperatūrās un tiem tika veikta diferenciālās termiskās analīzes, rentgenstaru difrakcijas un elektronu paramagnētiskās rezonanses analīze. Tika izpētīta Gd(III) centru iebūvēšanās dinamika stikla keramikas kristāliskajā fāzē un izdarīti secinājumi par izvēlētajiem sastāviem. Rezultātā tika secināts, ka elektronu paramagnētiskās rezonanses aktīvas retzemju jonu zondes var sniegt informāciju, par kristāliskās fāzes veidošanos stikla keramikā. Iespējams arī noteikt optimālu karsēšanas temperatūru keramikai, lai iegūtu vēlamo retzemju jonu centru apkārtni., Transparent rare earth ion doped oxyfluoride glass ceramics are potential alternative for high efficiency luminescent materials. Crystalline phase in glass ceramics is the reason for increased luminescence efficiency over glass. Therefore, it is of interest to control the incorporation of activator ions in the crystalline phase of glass ceramics. Aim of this work is to characterize Gd(III) ion incorporation dynamics in CaF2 phase of transparent glass ceramics. Following glass compositions were synthesized: 46 SiO2 - 20 Al2O3 - 8 CaCO3 - 25.9 CaF2 - 0.1 GdF3 and 46 SiO2 - 20 Al2O3 - 8 CaCO3 - 20.9 CaF2 - 5 XF - 0.1 GdF3 where X is Li, K, Na. Samples were treated at different temperatures and for each sample differential thermal analysis, electron paramagnetic resonance and X-ray diffraction analysis were carried out. Gd(III) centre incorporation dynamics in crystalline phase of glass ceramics was investigated and various ceramic compositions were compared. It was concluded that electron paramagnetic resonance active rare earth ions are excellent probes to study crystalline phase formation in glass ceramics. Also, it is possible to determine optimal glass treatment temperature to achieve selected rare earth ion centre proportions.

Šajā darbā tika izmantota Z-scan metode, lai izpētītu organisko materiālu nelineāri optiskās īpašības. Tas ietvēra 27 dažādu organisko savienojumu Kerra un divfotonu absorbcijas (2FA) efektu mērījumus un iegūto rezultātu salīdzināšanu ar kvantu ķīmijas aprēķinu (KĶA) prognozēm, kā arī no polarizācijas atkarīgu Z-scan metodes izmantošanu, lai nošķirtu elektronisko un pārorientācijas ieguldījumu Kerra efektā. Rezultāti paradīja, ka KĶA lineārās polarizējamības vērtības var izmantot, lai prognozētu Kerra efekta pārorientācijas komponentes vērtību. Attiecībā uz elektronisko ieguldījumu, otrās kārtas hiperpolarizējamības, kas raksturo šī ieguldījumu lielumu, eksperimentālo un KĶA vērtību attiecība bija izteikti atkarīga no 2FA šķērsgriezuma. Atslēgas vārdi: Nelineārā optika, Organiskie materiāli, Z-scan, Kerra efekts, divfotonu absorbcija, In this work, the Z-scan method was used to study the nonlinear optical properties of organic materials. This included measurements of Kerr and Two-photon absorption (2PA) effects of 27 different organic compounds and acquired result comparison to Quantum Chemical calculations (QCC) as well as a study of polarization-resolved Z-scan method to separate Kerr effect electronic and reorientation contributions. It was shown that linear polarizability values given by QCC could be used to predict experimental values of reorientation contribution. Regarding the electronic contribution, the ratio of experimental and QCC values for second-order hyperpolarizability characterizing this contribution’s magnitude was strongly dependent on 2PA cross-section. Keywords: Nonlinear optics, Organic materials, Z-scan, Kerr effect, two-photon absorption

Promocijas darbs ir par organisko materiālu plāno kārtiņu elektriskajām un termoelektriskajām īpašībām. Pēdējos gadu desmitos funkcionāli organiskie materiāli konkurē un aizstāj klasiskos neorganiskos pusvadītājus saules baterijās un gaismu emitējošās diodēs, kur organiskie materiāli ir aktīvā sastāvdaļa, piemēram, organisko gaismu emitējošo diožu displejos dažādās portatīvās ierīcēs un ne tikai. Organisko materiālu salīdzinoši mazā elektrovadītspēja kavē to pielietojumu termoelektrisko ģeneratoru (TEG) jomā, tādēļ norit aktīvi pētījumi lādiņnesēju transporta izzināšanai organiskajos materiālos un tā uzlabošanai, This work is about the electrical and thermoelectric properties of organic materials. In recent decades, functional organic materials compete with and replace traditional inorganic semiconductors in solar cells and light emitting diodes, where organic materials are in an active part, such as organic light emitting diode displays on various portable devices and not only. Unfortunately, the relatively low electrical conductivity of organic materials hampers their use in the TEG, and therefore intensive studies are ongoing for the exploration and improvement of the charge carrier transport in organic materials.

Darba ietvaros tika pētīti optiskā ieraksta azobenzola materiāli: funkcionāli polimēri, mazmolekulāri organiskie stikli, „saimnieks-viesis” sistēma tiešajam hologrāfiskajam ierakstam un difraktīvi optisko elementu (DOE) izstrādes. DOE izmanto telekomunikāciju tehnoloģijās, monohromatoros, elektrooptiskās ierīcēs, dažādu filtru izveidē, mākslā, drošības sistēmās, u.c., tāpēc DOE izstrāde ir nozīmīga priekš daudzām nozarēm. Darba laikā iegūto režģu priekšrocība ir tāda, ka tie tiek izgatavoti no salīdzinoši lētiem materiāliem, tajā skaitā no materiāliem, kuru sintēze ir vienkārša un materiāls neprasa turpmāku attīrīšanu. Tika strādāts pie materiāla fotojutības uzlabošanas un virsmas reljefa pastiprināšanas pēc hologrāfiskā ieraksta, kas ļauj samazināt ierakstam nepieciešamu enerģijas daudzumu. Darba ietvaros tika pētīti funkcionāli polimēri, kur gaismas jutīgs azo savienojums ir kovalenti saistīts ar polimēra matricu, azobenzolu saturoši mazmolekulāri organiskie stikli, kā arī azosavienojumu – polimēra matricas jeb „saimnieks-viesis” sistēma, kur abas kompomentes nav ķīmiski saistītas. Darbā tiek apskatīta ieraksta parametru ietekme un virsmas reljefa režģa veidošanos, skaidrots tās mehānisms. Izstrādāta netiešā metode masas kustības virziena noteikšanai virsmas reljefa režģī hologrāfiskā ieraksta laikā. Darbā apskatīta virsmas reljefa režģu fizikāla pastiprināšanas metode, kas ļauj iegūt dziļu virsmas reljefa režģi pēc īsa hologrāfiska ieraksta. Promocijas darbā ir aprakstīts virsmas reljefa veidošanās mehānisms., In this thesis optical holographic recording in functional polymers, low-weight molecular organic glasses, “guest-host” system was studied. Diffractive optical elements (DOE) fabrication possibilities were investigated. DOE fabrication is important for many industries because they can be used in telecommunications, monochromators, electrooptical devices, optical filters production, in art, security systems, etc. Advantages of obtained gratings is cheap materials for synthesis, easy synthesis, no post-purifying of material is required. Enhancement of photosensitivity and surface relief grating self-enhancement process was studied. It allows decreasing energy required for surface relief grating recording. In this thesis different material where studied and compared: functional polymers where photosensitive azocompound is covalently attached to the main polymeric chain; azobenzene containing low-weight molecular organic glasses; “guest-host” system – polymer and azocompound mixture. Recording parameters influence on surface relief formation was studied; surface relief formation mechanism was suggested. Indirect method for mass movement direction determination in surface relief grating was described. Surface relief grating physical self-enhancement method was studied.

Darbā veikta S-stāvokļa retzemju jonu (Gd3+ un Eu2+) lokālās struktūras izpēte ar elektronu paramagnētiskās rezonanses (EPR) spektroskopijas metodi ScF3 un BaY2F8 monokristālos, kā arī oksifluorīdu stiklu keramikās ar MeF2 (Me = Ca, Ba, Sr) kristalītiem. Dažādās temperatūrās noteiktie gadolīnija EPR spektru parametri ScF3 – kristālā ar negatīvu termiskās izplešanās koeficientu – liecina par paramagnētiskā centra lokālās struktūras pozitīvu izplešanos ar temperatūru. BaY2F8 kristāla Gd3+ centrs ir aprakstāms ar zemas simetrijas EPR spektru parametru komplektu. S-stāvokļa joniem iebūvējoties oksifluorīdu stiklu keramiku kristāliskajā fāzē, U-veida amorfās fāzes signālu pārklāj intensīva EPR spektru sīkstruktūru ap g = 1,99., In this work local structure of S-state rare earth ions (Gd3+ and Eu2+) is investigated with electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy technique in ScF3 and BaY2F8 single crystals as well as in oxyfluoride glass ceramics containing MeF2 (Me = Ca, Ba, Sr) crystallites. EPR spectra parameters at different temperatures for gadolinium in ScF3 – crystal with negative thermal expansion coefficient – indicate a positive expansion of the centre local structure with temperature. The Gd3+ centre of BaY2F8 crystal can be described with a set of low symmetry EPR spectra parameters. As S-state ions embed the crystalline phase of oxyfluoride glass ceramics, the glassy U-type spectrum is superimposed by an intensive EPR spectra fine structure at g = 1.99.

Šajā disertācijā tiek aprakstīti strukturālās un fotofizikālās MOCVD izaudzēto GaN nanovadu (NV) un InGaN kvantu punktu (KP) īpašības. Abos gadījumos ir parādīts, ka ex-situ RHEED mērījumi ir iespējami un sniedz kvalitatīvu informāciju par struktūru. Kombinācijā ar citām metodēm, pirmkārt, ir parādīts, ka nemetāliskā katalizatora veicinātā GaN NV īpašības, kad sintezēts uz GaN (0001) virsmas, atšķiras no tradicionāli iegūtajiem. Šinī gadījumā katalizators lokalizējas pie nanovadu pamatnes nevis tā galā un augšanas virziens ir atšķirīgs no kristalogrāfiskās c-ass, rezultātā iegūstot semipolārās NV struktūras. Otrkārt, InGaN kvantu punktos ir konstatēt saspiesta kristāliskā režģa struktūra augstas indija koncentrācijas gadījumos. Atslēgas vārdi: nemetālisks katalizators, GaN nanovadi, InGaN kvantu punkti, ex-situ RHEED, nano-SIMS, The thesis describes structural and photophysical properties of MOCVD grown GaN nanowires (NWs) and InGaN quantum dots (QDs). For both cases it is shown that ex-situ RHEED measurements are feasible and yield qualitative information about the structure. In combination with other methods, firstly, it is shown that non-metallic catalyst assisted GaN NW characteristics differs from traditionally obtained ones, where catalyst seems to be located at the base of nanowire not top, and growth direction slightly differs from c-axes when synthesized on GaN (0001) surface, which results in semipolar NW structures. Secondly, for InGaN composite it was possible to recognize a strongly strained lattice in case of high indium concentration within QDs. Key words: non-metallic catalist, GaN nanowires, InGaN quantum dots, ex-situ RHEED, nano-SIMS

Izpētīts ar rentgenu istabas temperatūrā apstarotā L i B a F 3 kristālā radīta defekta EPR spektrs. EPR spektrs sastāv no apmēram 35 ekvidistantām līnijām. Defekts ir nestabils Jienas gaismā, bet tumsā sabrūk dažu stundu laikā. Šīs līnijas magnētiskā lauka orientācijā mralēli [111] kristāla asij atrodas vienādos attālumos (ar soli 0,9 mT) ar intensitāšu sadalījumu tuvu binomiālajam. EPR spektru var aprakstīt kā nesapārota spina S = 1/2 hiper- >īkstruktūras (liss) mijiedarbību ar divām ekvivalentu kaimiņu kodolu spinu grupām: 2 Li kodoliem pirmajā grupā un 8 F kodoliem otrajā grupā. Šāds modelis atbilst F-tipa centram elektrons atrodas fluora vakancē) LiBaF3 kristālā. Līniju intensitāšu stipro leņķisko itkarību nosaka g-tenzors ar tā galveno asi virzītu [100] virzienā. Darbā analizētas hss līniju leņķiskās atkarības un iespējamie g-tenzora parametri. Conclusion: Our present analysis corroborates the model of F-type centres in L i B a F 3 . However, a slight perturbation in the third and/or farther co-ordination spheres, which are not of significant influence for hf lines, should not b e excluded. Finally, in the present work we have analysed, qualitatively and quantitatively, the angular dependence of EPR line intensity of the F-type centre in L i B a F 3 crystal, based on the set of hf- and g-tensor parameters obtained. However, the code used by us did not allow the spectra to be calculated for all possible magnetic field orientations. To do this, a more complicated code is needed. Further investigations are a l so necessary in order to find out correlation with the optical properties of F-type centres.

Darbu kopsavilkums fizikas doktora grāda iegūšanai

Bibliogrāfijā secīgi sakārtoti bibliogrāfiskie apraksti E. Siliņa publicētajiem darbiem, autorapliecībām, vadītajām disertācijām, populārzinātniskajiem darbiem, rakstiem enciklopēdijās, publicistikai, rediģētajiem darbiem, līdzdalību redkolēģijās, kā arī literatūra par viņa zinātnisko un sabiedrisko darbību.

Izdevumā ievietoti raksti par pašvlelas un plejaukumu defektu ģenerācijas mehānismiem un struktūru optiskajos stiklos.

Объектом исследований являются монокристаллические и поликристаллические сегнетоэлектрики. Изучение свойств одного из основных классов сегнетоэлектриков дает ценную информацию как для фундаментальной науки, так и для решения ряда прикладных задач, например, по созданию элементов для электрооптики и нелинейной оптики пиродетекторов и электромеханических преобразователей.

Advisor: Кристофель, Николай

Advisor: Лусис, Андрей

Advisor: Силинь, А

Сборник содержит исследования электронноионных процессов в широкощелевых материалах, стимулированных радиацией. Обобщаются результаты изучения собственных и примесных дефектов в кристаллах галогенидов щелочных металлов, а также изучение электронных возбуждений в кристаллических и стеклообразных силикатах и в галогенидах тяжелых металлов. Дан обобщающий анализ механизмов высокотемпературной ионноэлектронной релаксации в ионных кристаллах.

В сборник зключены статьи, касающиеся основных проблем физики электронных процессов, пооисходящих в ионных кристаллах двух важных в теоретическом и практическом плане классов- ­ в галоидных солях, в простых и сложных оксидах алюминия.