="justify"> Оптичний показник заломлення гель плівок залежить від ряду різних факторів, але, головним чином, від співвідношень компонентів початкового розчину і температури відпалу плівки. Крім того, при виготовленні плівок із заданим показником заломлення необхідно забезпечити стабілізацію параметрів режиму відпалу та параметрів навколишнього середовища (відносна вологість, температура, обеспиленная та ін.). Дотримання цих умов дозволяє виготовляти оптичні хвилеводи із заданими значеннями коефіцієнта уповільнення або буферні гель шари з точно заданими показниками заломлення для різних комбінованих хвилеводних систем.
Таким чином, гель технологія забезпечує можливість дуже точного управління структурою одержуваного речовини на молекулярному рівні та отримання багатокомпонентних оксидних сполук з точним дотриманням стехіометричного співвідношення елементів, високою гомогенністю і порівняно низькою температурою утворення оксидів (~ 400-800 ° С), що значно розширює спектр речовин (особливо органічних), використовуваних як компонентів розчину. Внесення певних добавок може забезпечити, наприклад, нелінійні властивості одержуваних плівок, що дає можливість подвоєння частоти, модуляції сигналу і т. П.
Гель плівки мають властивість двулучепреломления, т. е. оптичні хвилі різних поляризацій мають різну фазову швидкість в матеріалі плівки, таке явище може негативно позначитися на характеристиках деяких хвилеводних систем. При необхідності поляризаційна залежність може бути усунена яким-небудь з відомих способів - полуволновой пластина, гофрування ділянки хвилеводу і т. П.
Мабуть, основним недоліком методу гель є те, що максимальна товщина плівки, одержуваної за один акт нанесення, дуже мала і досягає всього 0,2 мкм. Більш товсті плівки не витримують внутрішніх напружень при відпалі і розтріскуються. Товщина плівок 0,2 мкм є недостатньою для багатьох застосувань через неможливість узгодження плівок з іншими хвилеводними компонентами, а також, подібна товщина може виявитися менше критичної для необхідної довжини хвилі випромінювання.
Найбільш поширеним і простим способом збільшення товщини хвилеводу є багаторазове нанесення розчину на підкладку з попередніми відпалом (сушкою) кожного шару (60 - 300? С, 10 - 20 хв.). При 8-ми кратному нанесенні плівка після відпалу може досягати товщини ~ 1,8 мкм. Таким чином, можна сказати, що проблема недостатньої товщини плівок, виготовлених за методом гель, в даний час успішно вирішена.
. Структура TiO 2
При виготовленні плівок за методикою золь-гель утворюється гідроксид титану TiO 2? H 2 O, який в залежності від умов його осадження може містити змінне число пов'язаних з титаном ОН-груп.
При відпалі діоксиду титану в аморфному стані спочатку утворюється анатаз (при цьому частково видаляються ОН-групи), а потім - рутил. Аморфний стан зберігається довше в лужних середовищах, ніж у кислих, так як в кислих середовищах зменшення ОН відбувається повільніше. Маса рутилу менше маси анатаза через видалення води. Повне видалення води відбувається при температурі більшій 600? С. Відносний вміст структурних модифікацій в залежності від температури відпалу наведено в таблиці 1 [3].
Таблиця 1:
TiO2, фазиТемпература відпалу 400? СТемпература відпалу 600? СТемпература відпалу 800? СТемпература відпалу 900? САнатазАморфное84% 18% 0% Рутілсостояніе16% 82% 100%
Аморфний TiO 2 переходить в анатаз при температурі більшій 300? С. Зміст анатаза в аморфній плівці залежить від товщини плівки. Плівки товщиною 100 - 200 нм строго аморфні, а при товщині 500 нм містять анатаз. Чим тонше плівка, тим менше початкова ступінь кристалізації.
Для отримання тонких плівок TiO2 і його модифікацій використовують золь-гель, міцелярні і звернено міцелярні, золь, гідро- і сольвотермальние, електрохімічні і ряд інших методів синтезу. Відомо, що анатаз представляє найбільший інтерес дослідників в порівнянні з рутил і брукітом. Однак на практиці, як правило, отримують суміш цих кристалічних модифікацій. У кращих комерційних зразках вміст рутилу може досягати 20%.
Нижче наведені фотографії анатаза з електронного мікроскопа [4]: ??
Рис.1 Процес утворення анатазу при відпалі протягом 1:00 (ac) 500 ° С, (df) 600 ° С, (gi) 700 ° С.
Ріс.2-3 Образи 2D проекцій нанокрісталіческого анатаза, вирощених при 700 ° С: (а1-а3) квадратична, (b1-b2) ромбовидна, (с1-с3) усічений ромб, (d1-d3) і (е1-є3) квазі-шестикутна, (f1-f3) усічений ромб, (g1-g3) ромбовидна, (h1-h3) прямокутна.
Рис.3 Пунктирними лініями відзначені відповідні (1 0 1) типом площині, паралельній первинного електронному пучку. <...
