ЛАБОРАТОРНЫЙ ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В НЕЛИНЕЙНЫХ КРИСТАЛЛАХ

М.Г. Кистенева, А.С. Акрестина, С.М. Шандаров,

С.В. Смирнов, В.В. Поздеев, Ю.Ф. Каргин

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Россия

634050 Томск, пр. Ленина, 40, E-mail: m-kisteneva@mail.ru

Содержание

1.Введение.2. Объекты исследования.3. Экспериментальная установка.4. Экспериментальные результаты.5. Заключение.

1

Введение

Использование проблемно-ориентированных технологий обучения неразрывно связано с участием студентов в научно-исследовательской работе. Для подготовки бакалавров и магистров по направлениям «Электроника и наноэлектроника», «Фотоника и оптоинформатика» актуальным является их привлечение к научным исследованиям в области фотоники, когерентной и нелинейной оптики и оптического материаловедения, позволяющие приобрести навыки по исследованию различных свойств нелинейных фоточувствительных кристаллов, которые используются в устройствах когерентной и нелинейной оптики и динамической голографии.__________________________________________

2

ВведениеВ настоящем сообщении описан комплекс установок для проведения исследований температурных зависимостей различных эффектов в нелинейных фоточувствительных высокоомных кристаллах в диапазоне температур Т = 120 – 450 К.

Эти исследования выполняются студентами и исследовательскими группами, сформированными из студентов разных курсов, в рамках технологии группового проектного обучения (ГПО).

Внедрение в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) технологии группового проектного обучения (ГПО) является инновационной организацией учебного процесса.____________________________________________________

3Введение

Введение

Студенты, участники проектов группируются в творческие коллективы по 5 – 7 человек. Каждому проекту назначается руководитель, который поможет сформулировать и развить тематику проекта.

В одном проекте могут принимать участие студенты разных курсов, разных специальностей, разных кафедр и факультетов.

Работа проектной группы организуется как составная часть учебного процесса подготовки специалистов, бакалавров, магистров.

Групповое проектное обучение (ГПО)

4

Введение

Кафедра Электронных приборовПроект ГПО ЭП-0701 Исследование спектральных характеристик динамики фотоиндуцированного поглощения света в кристаллах силленитов в условиях внешней некогерентной подсветки и влияния температурыРуководитель Шандаров С.М.

Количество студентов 3 курса 6Количество студентов 4 курса 5Количество студентов 5 курса 4Всего студентов в проекте 15________________________________________________

Групповое проектное обучение (ГПО)

5

Объекты исследования

Bi12SiO20 Bi12SiO20: CdO Bi12GeO20 Bi12TiO20:Fe2O3 Bi12TiO20:CdO

d = 2,64 мм d = 1,1 мм d = 7 мм d = 6 мм d = 1,5 мм

В качестве исследуемых оптических материалов использовались фоторефрактивные кристаллы класса силленитов: силиката (Bi12SiO20), германата (Bi12GeO20) и титаната (Bi12TiO20) висмута. Кристаллы силленитов относятся к высокоомным фоточувствительным материалам, широко применяемым в динамической голографии.

Bi12MO20

M = Si, Ge, Ti

6

__________________________________

Экспериментальная установка

1 - исследуемый образец, 2 - медный держатель, 3 - температурный модуль из монолитного медного стержня,

охлаждаемого или нагреваемого до нужной температуры. Т = 120 – 450 К, U = 1000 В

__________________________________________

7

Экспериментальная установка

Низкотемпературные измерения

темнового и фототока

8

Температурная зависимость оптического пропускания

Экспериментальная установкаЭксперименты по исследованию температурной

зависимости фотопроводимости

9

Экспериментальные результаты

Экспериментальные и расчетные температурные зависимости темнового тока в кристалле Bi12TiO20:Fe после облучения его светодиодом с длиной волны λ=515нм в течение 210 мин

Экспериментальные и расчетные зависимости фототока от температуры для кристалла Bi12TiO20:Fe при облучении светодиодом с центральной длиной волны λ = 515 нм.

10

11

22

33

Температурную зависимость темнового тока

Температурную зависимость фототока

Вольтамперную характеристику при различных температурах

Лабораторный комплекс позволяет исследовать

11

11

22

33

Возможность изменения температуры в широком диапазоне

Возможность изменения напряжения в широком диапазоне

Не требует специального держателя для каждого образца.

11 Температурную зависимость оптического пропускания44

Достоинства лабораторного комплекса

Заключение

____________________________________

11

22

33

Междисциплинарный характер лабораторных исследований

Новизна полученных экспериментальных результатов

Участие студентов в создании экспериментальной установки и разработке методики эксперимента

Особенности лабораторного практикума по исследование температурных зависимостей фотоиндуцированных явлений в кристаллах

12Заключение

ЗаключениеПубликации, доклады на конференциях, награды студентовПубликации, доклады на конференциях, награды студентов

1. Д.О. Сивун, Р.В. Киселев, А.С. Акрестина, А. Станкевич. Фотопроводимость в кристалле Bi12TiO20 // В кн. Сборник материалов двенадцатой российской научной студенческой конференции «Физика твердого тела».- Томск, Томский государственный университет, 2010, С. 174-178.2. Сивун, Д.О. Фотопроводимость кристаллов силленитов // Р.В. Киселев / В кн. Материалы докладов XLVIII Международная научная студенческая конференция «Студент и научно-технический прогресс: Физика / Новосиб. Гос. Ун-т. Новосибирск, 2010. С. 211-212.3. Kisteneva, M.G. Dynamics of light-induced absorption and photoconductivity in Bi12TiO20 crystals // A.S. Akrestina, D.O. Sivun, R.V. Kiselev et al. / International Conference «Optical Techniques and Nano-Tools for Material and Life sciences» (OTN4MLS-2010), 15-19 June 2010, Belarus, Minsk, P.61.4. Акрестина, А.С. Динамика фотоиндуцированного поглощения света и фотопроводимости в кристаллах силиката // Д.О. Сивун, Р.В. Киселев, С.М. Шандаров и др. / В кн. Труды Молодежной школы – конференции с международным участием «Лазеры и лазерные технологии», посвященной 50-летию создания первого в мире лазера.- Томск.: Томский государственный университет, 2010. С. 74-76.5. Шандаров С.М., Кистенева М.Г., Акрестина А.С., Сивун Д.О., Киселев Р.В., Смирнов С.В., Толстик А.Л., Агишев И.Н., Станкевич А., Каргин Ю.Ф. Динамика фотоиндуцированного поглощения света в кристалле титаната висмута при облучении импульсами пикосекундной длительности // Сборник трудов Международной конференции и семинаров. Т.1. «Фундаментальные проблемы оптики – 2010». Санкт-Петербург. 18-22 октября 2010. С.335-337.6. М.Г. Кистенева, А.С. Акрестина, Д.О. Сивун, Р.В. Киселев, С.М. Шандаров, С.В. Смирнов, А.Л. Толстик, И.Н. Агишев, А.В. Станкевич, Ю.Ф. Каргин. Динамика фотоиндуцированного поглощения света в кристаллах силленитов при облучении импульсами пикосекундной длительности // Доклады ТУСУРа, № 2 (22), часть 2, декабрь 2010. С. 62-65.7. Гребенчуков А.Н., Зуев П.В., Пекарских Е.А., Кабанова Л.А. Температурная зависимость темнового тока в кристалле Bi12TiO20:Fe // Научная сессия ТУСУР-2011: Материалы докладов Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых– Томск: Изд-во «В-Спектр», 2011. Ч.1.- С. 248-251.8. Гребенчуков А.Н., Мурзакматов Э.Б., Кучеренко Д.С. Температурная зависимость темнового и тока фотопроводимости в кристалле Bi12TO20:Fe// Физика твердого тела: Сборник материалов XIII Российской научной

студенческой конференции (15-17 мая 2012 г., Томск). – Томск: Томский государственный университет, 2012. С.______________________________________________________________________________

13

ЗаключениеПубликации, доклады на конференциях, награды студентовПубликации, доклады на конференциях, награды студентов

Награды, полученные студентами в 2010 г.1. По итогам Первого внутривузовского тура открытого конкурса на лучшую научную работу студентов вузов по естественным, техническим и гуманитарным наукам первое место за лучшую научную работу среди старших курсов присуждено студенту 4 курса каф. ЭП Сивуну Д.О.2. Дипломом I степени награжден студент Сивун Д.О. за победу в первом туре Всероссийского открытого конкурса на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в 2010 г.3. Благодарности декана Физического факультета Белорусского Государственного Университета за научно-исследовательскую работу во время производственной практики удостоены студенты 4 курса каф. ЭП Киселев Р.В. и Сивун Д.О.

Награды, полученные студентами в 2011 г.1. За лучший доклад на секции 7 «Оптические информационные технологии нанофотоника и оптоэлектроника» Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР-2011» студент каф. ЭП Гребенчуков А.Н. награжден Почетной грамотой.2. За активное участие во Всероссийской олимпиаде «Оптико-электронные приборы и системы» 2011 года студент каф. ЭП Гребенчуков А.Н. награжден дипломом оргкомитета.3. Благодарственное письмо по результатам производственной практики студентов каф. ЭП Зуева П.В., Пекарских Е.А. и Гребенчукова А.Н. получено ректором ТУСУР, проф. Ю.А. Шурыгиным, от ректора Белорусского государственного университета, академика С.В. Абламейко._____________________________________________________________

14

15

Спасибо за внимание

Работа выполнена в рамках Госзадания Минобрнауки РФ на 2012 г. (проект № 7.2647.2011) и при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (Гос. контракт № 02.740.11.0553).