01
Canllaw Traethawd Ymchwil
Mae gwydr cwarts yn arddangos ffurfweddau strwythurol amrywiol o dan amodau tymheredd a phwysau amrywiol, ynghyd â dwyseddu cyfaint parhaol, sy'n effeithio'n sylweddol ar ei briodweddau optegol macrosgopig fel mynegai plygiannol. Fodd bynnag, nid yw'r mecanweithiau esblygiad adeileddol microsgopig sylfaenol y tu ôl i ddwysedd a achosir gan gywasgiad corfforol tymheredd uchel ac uchel (HPHT) a chyffro ffotodrydanol ysgrifennu uniongyrchol femtosecond (FLDW) wedi'u hegluro'n llawn eto. Mae dealltwriaeth ddyfnach o'r prosesau ailstrwythuro rhwydwaith gwydr di-gydbwysedd hyn o dan amodau eithafol yn hanfodol ar gyfer dylunio hyblyg a datblygu ffibrau amlgraidd newydd, integreiddiadau cwantwm, a dyfeisiau hybrid optoelectroneg uwch.
02
trosolwg testun llawn
Mae'r astudiaeth hon yn cymharu'n systematig y trawsnewidiadau cyfnod adeileddol ac ymatebion optegol a achosir gan driniaeth pwysedd uchel tymheredd uchel (HPHT), ysgrifennu uniongyrchol laser femtosecond (FLDW), a'u prosesau cyfunol mewn gwydr cwarts. Mae'r canfyddiadau'n datgelu, er bod y ddau ddull yn cyflawni cynnydd llinol mewn mynegai plygiannol a dwysáu macrosgopig, maent yn sylfaenol wahanol yn y llwybrau ailstrwythuro microsgopig. Mae'r gwahaniaeth mwyaf hanfodol yn gorwedd yn y ffaith bod y strwythur gwydr yn y rhanbarth arbelydredig laser yn esblygu i gyflwr rhith-tymheredd uchel nodweddiadol (1600-2000 K) o dan effeithiau ffotothermol eithafol, ynghyd â chynhyrchu diffygion ocsigen nad yw'n pontio (NBO) sy'n perthyn yn agos i'r ymyl-rhannu SiO4 tetrahedra. Mae hyn yn arwain at ymddygiad ffotoluminescence (PL) sy'n amlwg yn wahanol i'r hyn a gyflawnir gan driniaeth gorfforol syml dan bwysau uchel.
03
Dadansoddi testun a delwedd
Mae Ffigur 1 yn dangos nodweddion goddefgarwch pwysedd uchel nanograddau Math II a achosir gan wydr silica, gan gynnwys micrograffau optegol trawsyrru (A-F, M-P) a micrograffau polareiddio (G-L, Q-T). Sefydlwyd y gwydr gwreiddiol, dim ond grŵp rheoli annealed, a phedair lefel o 673 K tymheredd uchel a graddiannau pwysedd uchel o 1.4, 2.5, 3.7, a 4.9 GPa, a chymharwyd y prosesau mewn dau grŵp: "laser yn gyntaf, pwysedd uchel" a "pwysedd uchel yn gyntaf, laser". Roedd yr egni pwls laser yn sefydlog ar 0.8 µ J. Mae signal lliw y ddelwedd polareiddio yn cynrychioli dwyster birfringence siâp y nanograting. Mae'r canlyniadau'n dangos nad yw anelio 673 K syml yn niweidio'r gratio, a gellir cadw strwythur a birffringence y nanograting yn sefydlog pan fo'r pwysau'n Llai na neu'n hafal i 2.5 GPa. Ar ôl cyrraedd 3.7 GPa, mae birfringence yn cael ei leihau'n sylweddol, ac ar 4.9 GPa, mae birfringence yn cael ei leihau'n sylweddol. Mae diflaniad llwyr birefringence yn dangos ei fod yn uwch na 3.7 GPa Bydd y tymheredd uchel a'r pwysedd uchel yn cwympo'r mandyllau nano y tu mewn i'r gratio, yn dinistrio'r strwythur modiwleiddio dwysedd cyfnodol, ac mae newid oedi cam y gratio yn gildroadwy o dan y ddau ddilyniant prosesu, gan gadarnhau bod gan y gratio nano nodwedd o ailadeiladu pwysedd uchel y gellir ei ddileu.
Mae Ffigur 2 yn dangos sbectra ffotoluminescence microsgopeg confocal gwydr silica a gafwyd gan ddefnyddio dau fath o olau cyffro, 325 nm a 532 nm, yn y drefn honno. Cymharwyd y gwahaniaethau mewn goleuedd diffyg ymhlith pum grŵp o samplau: y gwydr gwreiddiol, ysgrifennu uniongyrchol laser femtosecond yn unig (FLDW), tymheredd uchel a gwasgedd uchel yn unig (HPHT), pwysedd uchel cyn laser, a laser cyn pwysedd uchel; Roedd y samplau a gafodd eu trin gan FLDW yn arddangos uchafbwynt allyriadau gwyrdd o 530 nm a brig allyriadau coch 650 nm. Mae'r golau gwyrdd yn tarddu o excitons hunan-gaeth, tra bod y golau coch yn cyfateb i ddiffygion ocsigen ynysig nad ydynt yn pontio. Fodd bynnag, dim ond ymoleuedd gwyrdd a diflaniad y brig golau coch y gallai pob sampl a gafodd ei drin â HPHT, sy'n dangos bod gwahaniaeth sylfaenol rhwng y mathau o ddiffygion a achosir gan laser femtosecond ac addasu pwysedd uchel. Mae triniaeth pwysedd uchel yn hyrwyddo'r rhyngweithio rhwng rhwydweithiau ocsigen a gwydr nad ydynt yn pontio, gan ddileu'r signal golau coch sy'n cyfateb i ocsigen ynysig nad yw'n pontio.
Mae Ffigur 3 yn defnyddio sbectrosgopeg Raman confocal i ddadansoddi strwythur rhwydwaith micro o dymheredd uchel a gwasgedd uchel (HPHT), ysgrifennu uniongyrchol laser femtosecond (FLDW), a gwydr silica wedi'i addasu â phroses gyfansawdd. Mae Ffigur A yn dangos sbectra Raman cyflawn o bedwar grŵp o samplau: gwydr gwreiddiol, laser yn unig, pwysedd uchel 4.9 GPa, a 4.9 GPa pwysedd uchel ar ôl laser. Prif uchafbwynt dirgryniad plygu cylch hecsagonol Si-O-Si ar 440 cm ⁻¹ yw'r gwrthrych dadansoddi craidd; Mae Ffigur B yn dangos cromlin amrywiad prif safle Raman brig y sampl HPHT gyda gwasgedd. Mae'r prif frig yn symud tuag at niferoedd tonnau uwch ac yn culhau mewn lled band gyda gwasgedd cynyddol, sy'n cyfateb i leihad yn ongl bond Si{{9}O-Si bond a dosraniad ongl bond mwy unffurf. Mae'r echelin fertigol dde wedi'i graddnodi'n gydamserol â'r tymheredd rhithwir cyfatebol; Mae Ffigur C yn cymharu prif sifft brig a thymheredd rhithwir cyfatebol y gwydr gwreiddiol, 3.7 GPa, a 4.9 GPa wedi'i wasgu ymlaen llaw ar ôl arbelydru laser ar wahanol egni. Mae arbelydru laser yn achosi i'r holl strwythurau sampl gydgyfeirio'n asymptotig i dymheredd rhithwir unffurf o 1600-2000 K. Mae prif sifft uchaf gwydr wedi'i wasgu'n isel yn dirlawn ag egni laser, tra bod y prif uchafbwynt o 4.9 GPa gwydr dwysedd uchel yn symud tuag at niferoedd tonnau is, gan ddatgelu y gall pwysedd laser ymlacio a rheoleiddio'r rhwydwaith gwydr denification uchel. Mae hyn yn reddfol yn adlewyrchu deddfau rheoleiddio gwahaniaethol llwybrau addasu HPHT a FLDW ar ongl bond ocsigen silicon a thymheredd rhithwir cyfatebol.
04
crynodeb
Mae'r erthygl hon yn systematig yn datgelu'r tebygrwydd a'r gwahaniaethau rhwng -cywasgu corfforol pwysedd uchel ac ysgrifennu uniongyrchol laser femtosecond mewn gwydr cwarts dwys. Er y gall y ddau gyflawni dwysáu parhaol a gwella mynegai plygiannol, ar lefel microsgopig, mae'r laser tra-chyflym a achosir gan gyffro electromagnetig yn gyrru'r rhwydwaith gwydr yn unigryw i esblygu tuag at gyflwr rhith-tymheredd uchel, ac yn lleol yn achosi diffygion crisialog microsgopig unigryw megis torri bond, NBO, a tetrahedra ymyl cyffredin, sydd ar goll yn y modd prosesu anhyblygedd prosesu uchel. Mae'r darganfyddiad hwn nid yn unig yn egluro ffiniau anffurfiad topolegol mewn rhwydweithiau amorffaidd o dan wahanol ddulliau chwistrellu ynni, ond mae hefyd yn darparu sylfaen ddamcaniaethol gadarn ar gyfer dylunio dyfeisiau ffotonig newydd a chydrannau cyfathrebu optegol trwy addasu strwythur lleol yn y dyfodol.
