Оптичні властивості та електронна структура металевих систем на основі перехідних елементів

Размещено на http://www.allbest.ru/

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

УДК 535.32

Оптичні властивості та електронна структура металевих систем на основі перехідних елементів

01.04.05 - оптика, лазерна фізика

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук

Стащук Василь Степанович

Київ 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка

Науковий консультант:

доктор фізико-математичних наук, професор Поперенко Леонід Володимирович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, завідувач кафедри оптики

Офіційні опоненти:

Доктор фізико-математичних наук,професор, чл.-кор. НАН України Погорілий Анатолій Миколайович Інститут магнетизму НАН та Міносвіти і науки України, заступник директора.

Доктор фізико-математичних наук,професор Дмитрук Микола Леонтійович Інститут фізики напівпровідників НАН України, завідувач відділу.

Доктор фізико-математичних наук, професор Пучковська Галина Олександрівна Інститут фізики НАН України, завідувач відділу.

Провідна установа:

Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна (кафедра фізичної оптики), м. Харків.

Захист відбудеться " 23 " квітня 2001 р. о 14 на засіданні Спеціалізованої вченої ради № Д26.001.23 на фізичному факультеті Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 03022, Київ-22, проспект Глушкова, 6, фізичний факультет, ауд. 200.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033, Київ, вул. Володимирська, 58.

Автореферат розісланий " 23 " березня 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, доктор фізико-математичних наук, професор Б.А. Охріменко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Однією із важливих проблем фізики твердого тіла та матеріалознавства є створення нових матеріалів, серед яких чільне місце займають сплави та сполуки на основі перехідних металів з заданими фізичними, електронними та магнітними властивостями. Для розв`язання цієї проблеми потрібні всебічні дослідження структури кристалічних та аморфних, а точніше, впорядкованих та невпорядкованих систем. Найбільш широкими можливостями для практичного застосування характеризуються сполуки на основі 3d-перехідних металів, без яких взагалі неможливий технічний прогрес. Фізичні властивості залежать від поведінки як електронної, так і йонної підсистем, тому експериментальному визначенню параметрів електронної структури зазначених матеріалів приділяється значна увага. Найбільш детально досліджено електронну структуру впорядкованих металевих систем і встановлено зв'язок фізичних параметрів, зокрема оптичних, із величинами, які характеризують їхню енергетичну зонну структуру. Із практичної точки зору значно ширші можливості мають невпорядковані та аморфні сполуки. Розробка електронної теорії та встановлення взаємозв'язку електронних і фізичних властивостей таких систем є актуальною. Для розв'язання вказаної проблеми поряд із теоретичними застосовуються експериментальні методи, серед яких виділяються оптичні, які дозволяють зондувати валентні стани, що знаходяться в околі рівня Фермі чи віддалені від нього на декілька еВ, а в деяких випадках - і до десятків еВ. Найбільш інформативними серед оптичних є методи спектроеліпсометрії, які дозволяють отримувати інформацію як про дійсну, так і про уявну частини комплексної діелектричної проникності в широкій області спектра з високою точністю і на їх основі - характеристики електронної підсистеми, які визначають інші фізичні властивості вказаних систем.

Мета та завдання роботи. Основна мета роботи полягала у вирішенні проблеми формування електронного енергетичного спектра і, зокрема, у визначенні ролі d-електронів в металевих системах на основі 3d-перехідних металів при утворенні валентних станів поблизу рівня Фермі.

Для вирішення цієї проблеми потрібно було вивчити оптичні властивості та встановити взаємозв'язок оптичних та електронних властивостей перехідних металів, сплавів та структур на їх основі, з'ясувати вплив окисних шарів, структурних та фазових перетворень, а також стану самої поверхні на оптичні властивості таких металевих систем.

Для цього необхідно було вирішити такі задачі:

1. Виміряти оптичні характеристики хімічно чистих перехідних металів, їхніх бінарних сплавів та сплавів із благородними металами у широкій області спектра, яка включала б області міжзонного та внутрішньозонного поглинання.

2. Розділити внески в оптичне поглинання від переходів електронів всередині окремих зон та між ними.

3. Встановити взаємозв'язок оптичних властивостей з електронною енергетичною структурою чистих металів та двокомпонентних сполук.

4. Відпрацювати методику врахування поверхневих шарів на металах з метою отримання оптичних характеристик їх глибинних шарів і дослідити вплив приповерхневих шарів та стану самої поверхні на оптичні властивості досліджених матеріалів. Врахувати ці шари та отримати оптичні характеристики в широкому спектральному інтервалі, які характеризують глибинні шари металів.

5. Вивчити вплив структурних перетворень на оптичні та електронні властивості сплавів на основі перехідних металів. Встановити закономірності в зміні оптичних та електронних властивостей при цих перетвореннях.

6. Встановити взаємозв'язок оптичних характеристик із параметрами електронної структури сплавів. Отримати кількісну інформацію про електрони провідності та визначити параметри електронної структури.

Поставлені завдання вирішувалися, з одного боку, шляхом вимірювання оптичних сталих n і c методом спектроеліпсометрії та лазерної еліпсометрії, рефлектометрії, вимірюванням спектрів пропускання та відбивання тонкоплівкових систем, рентгенографічних досліджень фазового та структурного стану зразків, електронномікроскопічних та електронографічних досліджень поверхонь об'єктів досліджень, вимірюванням електрофізичних параметрів металів і сплавів, а з іншого - шляхом зіставлення експериментальних даних із теоретичними результатами досліджень електронної структури та фізичних властивостей відповідних систем.

Формування заданих структур проводилося з використанням сучасних технологічних процесів, зокрема високого вакууму, йонноплазмового нанесення покрить, модифікації приповерхневих шарів шляхом йонної імплантації.

Наукова новизна роботи полягає в наступному:

1. Вивчено в області спектра hn=0.07-4.9 еВ оптичні властивості сплавів перехідних металів Ni-Fe, Ni-Cr, Ni-Co, Fe-Cr, Fe-Co, а також Cu-Fe, Cu-Co, Cu-Cr, збагачених Cu.

2. Визначено важливі для теорії феромагнетизму міжзонні інтервали між основними смугами в електронному спектрі бінарних сплавів Ni, Co, Fe і на основі зіставлення експериментальних даних із результатами розрахунків електронного енергетичного спектра цих металів та сплавів проведено корегування цих даних завдяки наявним критичним точкам ван-Хова.

3. Запропоновано моделі, які описують енергетичну зонну структуру сплавів Ni-Fe, Ni-Cr та Ni-Co, згідно з якими у всіх цих сплавах підзони, генетично пов'язані зі станами Ni, майже не деформуються, а Fe, Cr чи Co формують домішкові зони, які розташовані при різних енергіях вище основної зони розчинника.

4. В сплавах Cu із Fe, Co та Cr виявлено стани локалізованих електронів, відповідні зони яких розташовані при різних енергіях в залежності від типу домішки і знаходяться між вершиною d-зон Cu та рівнем Фермі, що зумовлює, зокрема, особливості інших фізичних властивостей, наприклад магнітних, збагаченних міддю сплавів.

5. Показано, що біля поверхні зразків сплавів Cu-Cr та Cu-Co у скін-шарі утворюються перенасичені розчини з концентрацією домішок, яка майже вдвічі перевищує ті значення, які наведено в літературі для масивних зразків. Спектри оптичного поглинання сплавів міді при концентраціях атомів 3d-перехідних металів, більших за 10%, є суперпозицією з відповідними вагами спектрів поглинання домішок та твердих розчинів на основі міді.

6. В результаті структурного переходу з аморфного стану в кристалічний у сплавах на основі Ni та Fe енергетичні зони, що розташовані поблизу рівня Фермі (до 3-4 еВ), розширюються, хоча й зберігають характерні риси електронних спектрів Ni та Fe. При фазовому переході з невпорядкованого у впорядкований стан у випадку сплавів Fe-Co підтверджено результат утворення енергетичної щілини при встановленні дальнього порядку, який отримано в результаті теоретичних та експериментальних досліджень електронної структури кристалічних сплавів в області еквіатомних концентрацій.

7. Виявлено аномально низькі в ІЧ області спектра значення коефіцієнта відбивання R, який майже не залежить від довжини хвилі, починаючи приблизно з довжини хвилі світла l=3 мкм і принаймі до 17 мкм сплавів Ni-Cr поблизу складу Ni2Cr. Виявлено також аномалії оптичних властивостей сплавів Ni-Cr порівняно з іншими подібними сплавами в області релаксації електронів провідності, які пов'язані з сильним затуханням хвильових функцій, що характеризують збуджені стани, та ефектами локалізації електронів провідності. В результаті відоме співвідношення Хагена-Рубенса для коефіцієнта відбивання R в цих сплавах виконується вже в ближній інфрачервоній області спектра.

8. Встановлено специфічний мікрорельєф поверхні плівок Pd на монокристалі ніобату літію, на відміну від плівок Ni, Mo чи Ti, на тому ж кристалі, який виникає внаслідок їх бомбардування пучком високоенергетичних (~100 кеВ) йонів аргону, що зумовило аномально високе поглинання в ІЧ області спектра.

Практичне значення роботи. Результати оптичних досліджень електронної структури сплавів на основі перехідних металів дозволяють прогнозувати зміни фізичних властивостей перехідних або благородних металів при додаванні інших компонентів. Накопичення такого типу даних дозволить вирішити проблему виготовлення сплавів із наперед заданими електричними, магнітними та оптичними властивостями та їх поведінку при зміні зовнішніх чинників. Результати досліджень оптичних властивостей іонно-імплантованих металевих поверхонь можуть бути використані в різноманітних пристроях оптико-електронних приладів, де необхідні, з одного боку, висока провідність, а з іншого - низька відбивна здатність. В деяких системах після відповідних обробок коефіцієнт відбивання стає незалежним від довжини хвилі в широкому спектральному інтервалі при високих адгезіях та променевій стійкості, що знаходить застосування в оптико-електронних пристроях. Зокрема, на основі таких систем створено новий клас піроелектричних приймачів випромінювання, які характеризуються порівняно з існуючими підвищеною чутливістю, більшою швидкодією та відсутністю селективності спектральної чутливості в широкій ІЧ області при високій променевій стійкості. Запропоновано метод контролю лазерних дзеркал, виготовлених шляхом алмазного мікроточіння.

Особистий внесок автора. Дисертація є узагальненням результатів досліджень, які були виконані автором особисто або, в окремих випадках, за участі студентів старших курсів кафедри оптики, і на початковій стадії - за участі співробітників кафедри. Переважна більшість ідей, які відображені в дисертації, належать автору. Автором у багатьох випадках проведено вимірювання оптичних характеристик досліджених матеріалів у широкій області спектра за допомогою сконструйованих ним особисто та виготовлених під його керівництвом вузлів спектроеліпсометрів та рефлектометра. Автором у більшості випадків проведена обробка експериментальних даних та зіставлення їх із результатами теоретичних розрахунків електронної структури досліджених систем. Автор особисто підготував до публікації переважну більшість цитованих в дисертації робіт. Співавторами робіт були студенти, які проводили частину експериментальних досліджень під керівництвом автора при виконанні курсових та дипломних робіт. У тих випадках, коли співавторами були інші співробітники, їм не належали основні ідеї робіт, відображені в дисертації, а лише ті з ідей, які відносяться до постановки задач. Наукова новизна та висновки дисертації належать автору.

Основні результати, наведені в дисертації, отримані автором у відповідності із планом науково-дослідних робіт, які проводилися на кафедрі оптики Київського Національного університету імені Тараса Шевченка за темами “Исследовать оптическими методами электронную структуру металлов и полупроводников на основе массивных образцов и тонких пленок”, шифр 1.6.23, рег.№81005094, затвердженої Постановою Президії УН УРСР №251 від 20.09.1981 р. та Наказом Мінвуза УРСР №376 від 24.07.1981 р.; “Исследовать энергетическую электронную структуру и фотоэлектрические свойства металлов и полупроводников”, рег. №01860061353, Координаційний план АН УРСР по проблемі 1.14.1.2 “Электронная структура и свойства поверхности и границ раздела” від 17.12.1986 р., а також при виконанні наукових проектів та госпдоговірних робіт у 1985 - 1996 рр., науковим керівником або відповідальним виконавцем яких був автор.

Публікації та апробація роботи. Основні результати дисертації наведено у 41 друкованих роботах, в тому числі у 3 патентах на винаходи.

Основні положення та результати дисертаційної роботи доповідалися та обговорювалися на: 2-ой Всесоюзной конференции “Эллипсометрия - метод исследования поверхности”, Новосибірськ, 1981, “4-ом Всероссийском координационном совещании по физике магнитных материалов”, Іркутськ, 1983, 3-ей Всесоюзной конференции “Проблемы исследования структуры аморфных металлических сплавов”, Москва, 1988, “20-м Всесоюзном съезде по спектроскопии”, Киів, 1988, “5-м Всероссийском координационном совещании вузов по физике магнитных материалов”, Астрахань, 1989, “5-ой Всесоюзной конференции по кристаллохимии интерметаллических соединений”, Львів, 1989, 4-ой Всесоюзной конференции “Проблемы исследования структуры аморфных материалов”, Москва, 1992, Научно-практическом семинаре “Оптика и спектроскопия в народном хозяйстве”, Мелітополь, 1991, Научно-практическом семинаре “Оптика и спектроскопия и их применение в народном хозяйстве и экологии”, Кам'янець-Подільський, 1992, “International conference on optical diagnostics of materials and devices for opto-, micro- and quantum electronics”, Kiev, 1995, 13-ій Національній школі-семінарі із міжнародною участю “Спектроскопія молекул і кристалів”, Суми, 1997, “International conference on optical diagnostics of materials and devices for opto-, micro- and quantum electronics”, Kiev, 1997, 14- International School - Seminar “Spectroscopy of Molecules and Crystals”, Odessa, 1999, “Науково-теоретичній конференції, присвяченої 165-річчю Київського університету”, Київ, 1999, “International conference on optical diagnostics of materials and devices for opto-, micro- and quantum electronics”, Kiev, 1995, Науково-практичній конференції із міжнародною участю “Проблеми оптики та її освітнього аспекту на порозі 3-го тисячоліття”, Київ, 1999, International Conference “Advanced materials”, Kiev, 1999. Цілком дисертація доповідалася на наукових семінарах в Інституті металофізики НАН України, в Інституті напівпровідників НАН України та в Інституті фізики НАН України (вересень - листопад 2000 р.).

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, семи розділів, висновків, переліку цитованої літератури. Загальний обсяг дисертації без переліку цитованої літератури - 290 сторінок машинописного тексту, включаючи 75 рисунків, 16 таблиць. Список цитованої літератури складається з 402 найменувань.

метал сплав оптичний електронний

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі наведено загальну характеристику роботи, обгрунтовано актуальність теми, сформульовано мету досліджень, викладено основні положення, які виносяться на захист, наводяться відомості про практичне значення отриманих результатів та їх апробацію.

Перший розділ присвячено вивченню впливу окисних шарів, а також стану самої поверхні, на оптичні властивості та електронні характеристики перехідних металів групи заліза, а також міді. Описано конструкції нестандартних спектроеліпсометрів, зібраних автором, які дозволили вимірювати еліпсометричні параметри D і y в широкій області довжин хвиль l=0.25-17 мкм (hn=0.07-4.9 еВ) і на їх основі розраховувати оптичні параметри досліджуваних систем: показники заломлення n і поглинання c, діелектричну проникність e, оптичну провідність s, а також коефіцієнт відбивання R при нормальному падінні світла. Похибки вимірювання оптичних сталих n i c, які детально проаналізовано в цьому розділі, в короткохвильовій області спектра складали 1.3-1.7 % і зростали до 3-5% в ІЧ області. Завдяки застосуванню високочутливої приймально-реєструвальної системи в спектроеліпсометрах визначено положення структур в енергетичному спектрі з високою роздільною здатністю, що досягає 0.01 (ІЧ область) - 0.1 еВ (УФ область).

Для отримання надійної інформації про електронну структуру та параметри електронів провідності, які характеризують глибинні шарі, велику увагу приділено якості приготування дзеркальних поверхонь зразків. В більшості випадків для досліджень використовувалися масивні зразки, які виготовляли у вакуумно-дуговій печі в атмосфері інертного газу шляхом багаторазового переплавлення з компонентів, чистота яких здебільшого складала 99.99 % і лише в деяких випадках - 99.9 % (Fe) та 99.995 % (Cu). Дзеркальну поверхню зразків готували шляхом механічного шліфування та полірування за допомогою шліфпорошків та алмазних паст різної зернистості. Для зняття механічних напружень та рекристалізації зразки відпалювали у високому вакуумі (_0.1 мПа) при температурі 450-550°С протягом 3-5 год. Для зняття забрудненого шару перед вимірюваннями еліпсометричних параметрів D і y проводили електролітичне полірування робочих поверхонь зразків зі зняттям поверхневого шару товщиною 20--50 мкм. Стан поверхні контролювали рентгенівськими методами. Зразки масивних аморфних сплавів товщиною 50-100 мкм готували шляхом спінінгування розплаву на мідний диск, який обертався з великою швидкістю. Дзеркальні поверхні готували так само, як і масивних кристалічних зразків. Переведення зразків у кристалічний стан проводилося у вакуумі (_0.1 мПа) при відповідних температурах. Ступінь топологічного порядку контролювали рентгенівськими та електрофізичними методами.

В цьому розділі наведено результати досліджень впливу окисних шарів на оптичні характеристики хімічно чистих заліза, нікеля, хрома, кобальта і міді. Досліджено вплив стану самої поверхні на оптичні властивості міді. У всіх випадках вимірювали кутові залежності еліпсометричних параметрів D і y в інтервалі кутів 50-85° за допомогою лазерного еліпсометра ЛЭФ-3М. Потім, розв'язуючи обернену задачу еліпсометрії в одношаровій моделі, знаходили параметри окисного шару: товщину d та його показник заломлення n, а також оптичні сталі n і c самого скін-шару метала для робочої довжини хвилі лазерного еліпсометра (l=632.8 нм). Врахувавши, що товщина окисного шару d << l, були використані формули першого наближення основного рівняння елісометрії для одношарової моделі (формули Друде, Хелла або Арчера), на основі виміряних еліпсометричних параметрів D і y в широкій області спектра l=0.25-17 мкм, знайденій товщині шару окисла d і літературних даних про дисперсію показника заломлення n0 окисного шару розраховували еліпсометричні параметри D і y, які характеризують глибинні шари металів, і на їх основі оптичні сталі n і c цих шарів, а також діелектричну проникність e, оптичну провідність s та коефіцієнт відбивання R.

Запропонована схема обробки експериментальних даних була апробована на хімічно чистому залізі, оскільки в літературі є дані для неокисленого зразка цього метала, отримані у вузькій області спектру в умовах високого вакуума. Розрахована товщина шару окисла на поверхні досліджуваного нами металу складала 5.5 нм. Також розрахована оптична провідність s = n·c·n (n - частота світла), що характеризує неокислене залізо. У видимій області спектра ця величина з похибками 2-5% збігалася зі значеннями, отриманими експериментально в умовах високого вакуума. Виявилося, що в ІЧ області спектра при hn < 0.2 еВ спостерігається дисперсія s(hn), яка характерна для внутрішньозонного поглинання, оскільки “діаграми Арганда” (залежності діелектричної проникності e = n2 - c2 від оптичної провідності s) описуються лінійними функціями. В результаті обробки експериментальних даних для вказаної області спектра визначено характеристики s- і d- електронів провідності: частоти релаксації gs і gd та плазмові частоти Ws і Wd. Плівка окислу приводить до зменшення вказаних величин в середньому на 10-15%. Отримані значення електронних характеристик дозволили виділити внесок в оптичну провідність s(hn) від міжзонних переходів (hn):

(hn) = s(hn) - 1/(4p) Ws2 gs / (w2 + gs2) - 1/(4p) Wd2 gd / (w2 + gd2),

де w - циклічна частота світлової хвилі.

У випадку заліза в області 1-4 еВ в спектрі оптичної провідності помітна потужна смуга поглинання, максимум якої для неокисленого зразка заліза розташований при hn = 2.6 еВ, а для окисленого - при 2.4 еВ. Звичайно, ця смуга виразніше проявляється на кривих міжзонної провідності (hn), ніж на кривих оптичної провідності s(hn). Інтенсивність цього максимума приблизно вдвічі вища для неокисленого, ніж для окисленого зразка, причому фoрма смуги поглинання при окисленні теж дещо змінюється. Встановлено, що основна смуга поглинання складається з декількох складових, максимуми яких знаходяться при hn = 0.5, 1.5, 2.6 та 3.8 еВ. Причому структура вказаної смуги чіткіше проявляється на кривих (hn), які характеризують неокислений зразок заліза. Із цих результатів можна зробити висновок, що шар окисла на поверхні заліза суттєво впливає на електронні характеристики, а ще в більшій мірі спотворює дані про електронну структуру глибинних шарів металу, яку вивчають шляхом аналізу міжзонного поглинання.

Аналогічно було досліджено вплив шару окисла на оптичні властивості Со, Ni та Cr. На поверхні цих металів при нормальних умовах присутня окисна плівка, товщина якої складала 4.0-4.5 нм. Коефіцієнт відбивання R усіх досліджених металів в областi l=0.25-17 мкм майже не змінюється при їх окисленні. В спектрi оптичної провiдностi s(hn) неокисленого зразка Со виявлено інтенсивну смугу поглинання зі структурами при hn=0.76 еВ та 1.18 еВ, а також бiльш слабкi смуги поглинання при hn=3.15-3.25 еВ та 4.3-4.4 еВ. На рис.1 для прикладу наведено криві міжзонної провідності (hn), а також представлено результати розрахунків спектра поглинання в моделі прямих і непрямих переходів. Видно, що шар окисла і в цьому випадку теж спотворює форму основної смуги поглинання. Крiм того, в спектрi (hn) неокисленого Со бiльш яскраво проявляються слабкi структури спектра поглинання в області hn=3.2-4.4, 2.1-2.3 та 0.2-0.3 еВ; в цiлому значення для неокисленого зразка в 1.2-1.5 рази вищі, нiж для окисленого зразка. Порiг поглинання, який можна оцiнити за величиною енергiї hn, при якiй ® 0, складає приблизно 0.07-0.08 еВ. В спектрi мiжзонної провiдностi (hn) з'явилися також бiльш слабкi смуги поглинання, які знаходяться в інтервалах hn = 0.2-0.3 еВ та 2.1-2.3 еВ. Таким чином, шар окислу нівелює структури спектра поглинання та в деякій мірі спотворює їх форму. Це також стосується відповідних спектрів Ni та Cr.

В кінці розділу наведено результати дослідження впливу порушеного шару та стану самої поверхні на оптичні властивості мідних дзеркал алмазного мікроточіння, оскільки цим методом тепер отримують найбільш досконалі оптичні поверхні. Робочий шар міді товщиною 0.25-0.30 мм наносився на керамічні підкладки методами вакуумного або гальванічного осадження в електролітичних ваннах при різних методах осадження та режимах термообробки. Відбивна поверхня формувалася методом алмазного мікроточіння при глибинах різання 5-10 мкм. Із проведених досліджень випливає, що осаджені з електроліту навіть при малих швидкостях нанесення покрить мідні поверхні в більшості випадків мають більш значні порушення структури, ніж отримані електронно-променевими методами Такі порушення частково усуваються при відпалі зразків у високому вакуумі при температурах 300-500°С. Однак це призводить до зростання товщини окисної плівки від 3.0 до 6.0 нм. Нанесення різних окислів у вигляді діелектричних покрить з товщинами 150-500 нм на поверхню мідних дзеркал для певних ділянок спектра справляє просвітлювальну дію на систему в цілому, що досягається при певних товщинах покрить та показниках заломлення окисних шарів. Характерно, що нанесення цих шарів на поверхню алюмінієвих дзеркал, які широко використовуються в різних оптичних пристроях, не справляє просвітлювальної дії, що викликано, як показали результати досліджень їх оптичних властивостей, змінами структури основи в процесі нанесення покрить та розмитті межі поділу з утворенням перехідного шару з підвищеним, ніж в окисла, показником заломлення.

В другому розділі наведено результати досліджень оптичних властивостей хімічно чистих перехідних металів та міді, а також деяких їх сплавів в ІЧ області спектра. Визначено цілий ряд характеристик електронів провідності. В основу інтерпретації оптичних властивостей в області релаксації електронів провідності покладено однозонну або двозонну моделі. Згідно з останньою, весь колектив електронів провідності поділяється на дві групи, генетично пов'язані з sp- та d-атомними електронними станами з різко відмінними динамічними параметрами. Перша модель була застосована до опису оптичних властивостей міді, бо d-електрони не беруть участі в оптичних процесах. При обробці експериментальних даних враховано, що в міді, на відміну від усіх досліджених в роботі систем, в області внутрішньозонного поглинання реалізується слабкоаномальний скін-ефект. Виявилося, що розраховані значення частоти зіткнень g, яка, на відміну від концентрації електронів провідності N, залежить від циклічної частоти світлової хвилі w за лінійним законом g [с-1] = 0.18'1014 + 0.013'10-14w2, що, у відповідності з теоретичними даними, свідчить про сильний вплив міжелектронної взаємодії на частоту релаксації g. Ефективна маса m*, згідно з оптичними даними, дещо відрізняється від маси вільного електрона (m* = 1.42 me).

При інтерпретації оптичних властивостей перехідних металів в області релаксації електронів провідності застосовувалися дві зазначені вище моделі: без та з урахуванням внеску в діелектричну проникність e від міжзонних переходів . Для прикладу в таблиці наводимо результати для хімічно чистого Ni.

В бінарних сплавах перехідних металів електронні характеристики, які визначено в двозонній моделі, залежать від концентрації домішки, і це дало можливість отримати інформацію про зміни електронного спектра в околі рівня Фермі перехідних металів при їх легуванні. Крім того, на основі знайдених характеристик розраховано у всій досліджуваній області спектра внески в оптичні характеристики, наприклад, в оптичну провідність s від внутрішньозонних переходів, що дозволило розділити внески в s від міжзонних та внутрішньозонних переходів і аналізувати їх окремо. В сплавах Ni-Cr, на відміну від інших, оптичні властивості в області релаксації внаслідок часткової локалізації повільно релаксуючих sp-електронів та їх сильного розсіяння на домішках, визначаються лише одним типом електронів, які за своїми характеристиками близькі до швидко релаксуючих d-електронів. Виходячи з цих позицій, вдалося пояснити аномалії в дисперсії оптичних характеристик, в тому числі й оптичної провідності s(l), сплавів Ni-Cr (рис.2). Видно, що при малих концентраціях Cr залежності s(l) описуються типовими монотонно зростаючими функціями, а при великих (принаймні більших за 22.9%) величина s в області l > 5 мкм вже практично не залежить від довжини хвилі l і майже збігається зі статичною провідністю sст, яку виміряно за даними електроопору. Тим самим з'ясовано, що відоме співвідношення Хагена-Рубенса для коефіцієнта відбивання в цих сплавах виконується не в далекій, як у більшості металів, а вже в ближній ІЧ області спектра.

Третій розділ присвячено дослідженню міжзонного поглинання (hn) хімічно чистих 3d-перехідних металів та міді в області енергій hn = 0.07-4.95 еВ, яке інтерпретовано в моделі прямих, а в деяких випадках і непрямих переходів. Зокрема, в спектрі міжзонної провідності (hn) Ni, наведеному на рис.3, проявляється не менше 7 смуг, які виділено з використанням результатів розрахунків у наближенні псевдопотенціалу. Отримані експериментальні дані використано при формуванні моделі енергетичної зонної структури Ni, в якій враховано також існуючі літературні дані. У випадку Cr та Fe спектри міжзонної провідності (hn) більш прості, мають менше число складових, ніж у Ni, і являють собою одну широку смугу поглинання, яка складається не менше, ніж із 4 елементарних смуг приблизно однакової інтенсивності та однієї зі значно меншою інтенсивністю. Отримані результати для Cr та Fe знаходять також своє пояснення в моделі непрямих переходів. Тим не менше, більш реалістичною є модель прямих переходів, згідно з якою основні смуги спектру поглинання (hn) Fe пов'язані з прямими переходами в околі точок P i N зони Бріллюена, а смуги такого спектру Cr - з переходами в околі точок X i M. В кінці розділу проаналізовано спектр міжзонної провідності (hn) міді та зіставлено його з результатами теоретичних розрахунків, проведених в моделі прямих переходів з урахуванням залежностей матричних елементів переходів від енергії.

В четвертому розділі представлено результати досліджень оптичних властивостей та електронної структури бінарних сплавів 3d-перехідних металів. В більшості випадків аналіз спектрів оптичної провідності s(hn) та її міжзонної складової (hn) проведено в моделі прямих та непрямих переходів. На рис.4 наведено спектри (hn) сплавів Ni-Fe. Видно, що найбільш суттєві зміни спектрів поглинання при зміні концентрації Fe відбуваються в ІЧ та УФ областях спектра, де розташована потужна смуга поглинання Ni при hn = 4.7 еВ. Такі зміни пов'язані не стільки зі зміщенням рівня Фермі (РФ), як з перебудовою енергетичного спектра. При цьому враховано, що основні структури спектрів поглинання пов'язані з прямими переходами електронів в околі точок L, W та X зони Бріллюена Ni, бо модель непрямих переходів навіть у загальних рисах не може пояснити спектри поглинання (hn) цих сплавів. Подібні зміни електронного спектра відбуваються при легуванні Ni іншими перехідними металами, такими як Cr та Со, хоча характер змін спектрів (hn), наприклад, сплавів Ni-Cr (рис.5) суттєво відрізняється від спектрів сплавів Ni-Fe. Встановлено, що у всіх досліджених сплавах Ni з малими концентраціями Fe, Cr або Со енергетичні зони Ni майже не деформуються, а змінюється лише положення РФ у відповідності із електронною концентрацією домішок положення РФ, тобто зони в сплавах Ni-Cr, Ni-Fe та Ni-Co майже такі ж самі, як і в чистому Ni, а зміна електронної концентрації призводить до зміщення РФ, причому в більшій мірі в сплавах Ni-Cr, ніж у Ni-Fe та Ni-Co, що пов'язано з відмінностями концентрації валентних електронів в чистих Co, Fe та Cr. Однак при

концентраціях домішок, більших за 5 ат.%, в електронному спектрі Ni формуються домішкові зони, завдяки яким виникає додаткове поглинання, яке найбільш яскраво проявляється на кривих дисперсії залишкової міжзонної провідності D(hn) = спл(hn) - с·осн(hn) (с - концентрація основної компоненти, в нашому випадку Ni, в сплавах). Вказані зони виявлено в усіх досліджених у роботі бінарних сплавах перехідних металів. Розглянемо систему Fe-Cr. В цьому випадку в спектрі (hn) сплавів Fe-Cr, як і чистих Fe i Cr, помітна смуга поглинання з цілим рядом структур, яка дещо деформується при збільшенні концентрації Cr. При великих концентраціях Cr поряд із цією, основною, смугою в спектрі (hn) виявлено ще одну смугу, інтенсивність якої збільшується при добавленні Cr. Основною причиною появи додаткових смуг поглинання, які відсутні в чистих компонентах, є утворення в електронному спектрі сплавів домішкових зон. Згідно з результатами теоретичних досліджень електронної структури сплавів Fe-Cr, домішкова зона формується в обох підзонах з протилежним напрямком спінів і розташована вище основної d-зони розчинника. Встановлено, що додаткова смуга формується внаслідок переходів електронів з основної зони розчинника в домішкову зону. З використанням даних про густини електронних станів сплавів в моделі непрямих переходів за формулою Спайсера розраховано міжзонну оптичну провідність (hn) з урахуванням внесків від переходів електронів в обох системах зон (по та проти намагніченості). Експериментальні криві залишкової провідності D(hn) сплавів Fe-Cr разом із теоретичними даними наведено на рис.6. Видно, що вказана теоретична модель електронної структури сплавів Fe-Cr добре описує результати оптичного експерименту. Зазначена методика дослідження домішкових зон була застосована також до сплавів Ni-Fe, Ni-Cr та Ni-Co. Однак теоретичні результати в цих випадках гірше узгоджуються з експериментальними даними. Крім того, домішкова зона в сплавах Ni-Fe формується лише в одній системі смуг проти намагніченості, а в сплавах Ni-Cr внаслідок обмінної взаємодії домішкова зона розщеплена на дві підзони, хоча на експериментальних кривих D(hn) сплавів Ni-Cr спостерігається лише одна вузька смуга поглинання, максимум якої в залежності від концентрації Cr знаходиться в інтервалі енергій hn=0.15-0.25 еВ. Зазначимо, що в сплавах Cr-Ni, багатих на Cr, максимум додаткової смуги знаходиться в більш короткохвильовій області при hn=1.33-1.40 еВ, тобто центр домішкової зони Ni знаходиться приблизно на віддалі 1.36 еВ від РФ. З наших результатів випливає, що в сплавах Ni-Cr домішкова зона розташована впритул до РФ і має значно меншу ширину, ніж ту, яку дає теорія.

Такі домішкові зони суттєво впливають на оптичні властивості невпорядкованих бінарних сплавів 3d-перехідних металів, особливо в довгохвильовій області спектра.

П'ятий розділ присвячено дослідженню впливу домішок перехідних металів на оптичні властивості та електронну структуру міді. Постановка таких експериментів обумовлена тим, що в міді d-зони розташовані приблизно на 2.0 еВ нижче РФ EF, і домішкові зони, як засвідчують

результати теоретичних розрахунків електронної структури твердих розчинів міді з перехідними металами, розташовуються між вершиною заповнених d-зон та РФ, що повинно призвести до кардинальних змін фізичних властивостей, в тому числі й оптичних. Коротко розглянемо зміни оптичних властивостей сплавів Cu при додаванні Fe. Виявлено, що поріг поглинання, який для чистої міді знаходиться при енергії hn = 2.25 еВ, при добавленні Fe практично не зміщується вздовж шкали енергії. В спектрах s(hn) сплавів, як і чистої міді, в області hn = 2.3-3.9 еВ спостерігається характерне “плато”, пов'язане з накладанням декількох смуг поглинання, а також інтенсивний максимум при 4.63 еВ, який практично не зміщується вздовж шкали енергії. Найсуттєвішим ефектом сплавлення Cu із Fe є поява в довгохвильовій області спектра, в якій мідь майже не поглинає світло, бо міжзонні переходи між s, p-станами майже заблоковані, нової смуги поглинання з максимумом в околі hn = 1.25 еВ, пов'язаної з включенням в переходи резонансних станів, які виникають в електронному спектрі Сu завдяки додаванню Fе. Описані експериментальні факти засвідчують, що структура d-зон, розташованих нижче РФ ЕF в інтервалі енергій Е=1.5-4.95 еВ, в сплавах майже така ж сама, як у Cu. Завдяки Fe формується домішкова зона, розташована приблизно на 1.25 еВ нижче РФ ЕF. На основі отриманих даних в межах домішкової зони розраховано криві густин електронних станів N(E) сплавів Сu-Fe із малим вмістом Fe. Аналогічні зміни електронного спектра Cu спостерігаються при додаванні Cr. Правда, в цьому випадку домішкова зона розщеплюється на дві підзони, відстань між якими складає приблизно 0.5 еВ, а ця зона розташована трохи нижче (приблизно на 0.3 еВ) від положення РФ, ніж в сплавах Cu-Fe. Однак внаслідок того, що Cr значно гірше, ніж Fe, розчиняється в Cu, оптичні спектри s(hn) цих сплавів при великих концентраціях Cr являють собою суперпозицію спектрів поглинання розчину Cu-Cr із концентрацією хрому, трохи більшою за 5%, та чистого хрому з відповідними вагами. В спектрах s(hn) сплавів Cu-Co, які наведено на рис.7, теж виявлено додаткову смугу поглинання з максимумом при hn = 1.15 еВ, але більш розширену, ніж у сплавах Cu-Fe та Cu-Cr, яка при добавленні Со зміщується в довгохвильову область спектра, що пов'язано з поглинанням Со, в спектрі s(hn) якого максимуми розташовані при hn=0.76 та 1.18 еВ. Тобто і в цьому випадку енергетичні зони сплавів Cu-Co подібні зонам Cu, а Cr формує домішкову зону, яка розташована нижче РФ на 1.15 еВ.

Таким чином, встановлено загальні закономірності формування електронного спектра сплавів Cu-Cr, Cu-Co та Cu-Fe, які полягають у виникненні домішкових зон, розташованих між вершиною d-зон Cu та РФ ЕF. Показано, що положення центра домішкової зони залежить від типу домішки. Однак існують суттєві відмінності електронних структур досліджених сплавів, які полягають у різній величині розщеплення домішкових зон внаслідок обмінної взаємодії.

В шостому розділі досліджено вплив структурних перетворень на оптичні та електронні властивості металевих систем на основі перехідних металів. Зокрема досліджено масивні сплави Ni i Fe із добавленням аморфізатора (В) у вигляді стрічок товщиною 30-60 мкм, отриманих шляхом спінінгування розплаву, а також тонкі плівки Со, отримані в метастабільному стані шляхом напилення їх на охолоджені до температури кипіння рідкого гелію підкладки. Перехід з аморфного в кристалічний стан здійснювався шляхом нагрівання зразків у високому вакуумі при температурах, вищих за температуру кристалізації, і контролювався рентгенографічними та електрофізичними методами. Окрім вимірювань оптичних характеристик досліджуваних систем у різних структурних станах проводилися розрахунки оптичних спектрів поглинання на основі літературних даних про густини електронних станів. В цілому модель непрямих переходів непогано описує оптичні властивості аморфних систем, які визначаються в основному d-електронами. Виявилося, що при переході сплавів з аморфного в кристалічний стан характер найближчого оточення практично не змінюється, хоч і супроводжується утворенням сполук перехідних металів Ni або Fe із В та незначним звуженням d-зон. При дослідженні зразків Со виявлені більш суттєві зміни оптичних спектрів при структурних перетвореннях, ніж у сплавів на основі Ni i Fe, які пов'язані зі змінами електронного спектра. Причому тонкоплівкові зразки Со на відміну від досліджених у роботі масивних зразків характеризуються великою кількістю дефектів та структурними неоднорідностями, які при відпалі при температурах 400-800°С неможливо повністю усунути. При додаванні до Со рідкоземельного металу Gd завдяки зміні найближчого оточення характер електронного спектра суттєво змінюється. Причому при формуванні оптичних властивостей кластери Со, як і Gd, не відіграють суттєвої ролі, хоча в них міжатомна відстань трохи більша, ніж у кристалічному Со, що призводить до зменшення ширини d-зони. При додаванні Gd в електронному спектрі Со формується домішкова зона, яка розташована приблизно на 0.39 еВ нижче РФ.

Крім того, на прикладі сплавів Fe-Co досліджено вплив композиційного порядку на їх оптичні властивості. Слід відмітити, що електронна структура сплавів Fe-Co при поступовому переході з невпорядкованого у впорядкований стан вивчена дуже детально як теоретичними, так і експериментальними методами. Це дозволило надійно інтерпретувати оптичні властивості сплавів Fe-Co у широкій області концентрацій Со, при яких окремі сплави знаходилися в повністю впорядкованому (при еквіатомних концентраціях), а деякі - в невпорядкованому стані (малі концентрації Со). Експериментальні дані зіставлено з результатами розрахунків спектрів поглинання на основі літературних даних про густини електронних станів. Встановлено, що у впорядкованому стані (сплав Fe-50%Co) порівняно із невпорядкованими сплавами (малі концентрації Со) смуга поглинання при енергіях фотонів hn=2.15 еВ сильно загострюється і зсувається в довгохвильову область спектра Це відповідає результатам теоретичних досліджень електронної структури, згідно з якими при впорядкуванні виникає надструктурна щілина, величина якої, згідно з оптичними даними, складає приблизно 2.1 еВ. При проміжних концентраціях сплави складаються з повністю впорядкованої та невпорядкованої фаз, і тому оптичні спектри поглинання таких сплавів являють собою суперпозицію спектрів поглинання s(hn) впорядкованої та невпорядкованої фаз із відповідними вагами. Зміни спектрів поглинання s(hn), які характеризують невпорядковані сплави, засвідчують, що завдяки домішці Со заповнюються зони Fe, а не формуються, на відміну від усіх досліджених в роботі сплавів перехідних металів, домішкові зони. Тобто, у невпорядкованих сплавах Fe-Co електронний спектр Fe при зміні концентрації Со майже не деформується, а лише заповнюються spd-зони Fe в основному для електронів зі спіном по намагніченості, що зумовлено незначними відмінностями в енергіях атомних рівнів вказаних елементів.

Сьомий розділ присвячений вивченню впливу на оптичні властивості імплантації високоенергетичних йонів Ar+ в тонкоплівкові системи на основі перехідних металів на піроелектрику (ніобаті літію). Перш за все, теоретично розраховано профілі розподілу йонів віддачі, що дозволило цілеспрямовано змінювати структуру, а відповідно і властивості приповерхневих шарів. З теоретичної, а особливо з практичної точки зору, найбільш важливим є той випадок, коли максимум функції розподілу йонів віддачі знаходиться в області розташування межі поділу плівка - підкладка. Досліджено оптичні властивості та структура тонкоплівкових систем (Ni, Mo, Ті або Pd) з товщинами плівок 20-80 нм на кристалах ніобату літію при їх імплантації йонами Ar+ з енергіями 50, 100 та 150 кеВ та дозами 1015-1016 см-2 після відпалу їх в атмосфері аргону при 450°С. Дисперсійні залежності коефіцієнта відбивання R(l) плівок різної товщини на ніобаті літію до та після імплантації йонами Ar+ виміряні в широкій області спектра l = 0.2-15.4 мкм за допомогою розробленої установки. Встановлено, наприклад, що при малих товщинах плівок d=15 нм, коли вони вже ставали суцільними, дисперсія R(l) визначається в більшій мірі властивостями підкладки, ніж плівок, особливо в області великих довжин хвиль: l>10 мкм. В короткохвильовій області спектра на оптичні властивості цих систем впливає металева плівка, причому значніше в більш високоенергетичній області спектра. При збільшенні товщини плівки характер дисперсії R(l) суттєво змінюється. Коефіцієнт відбивання R зростає в усій дослідженій області спектра по мірі збільшення товщини плівки. В результаті імплантації коефіцієнт відбивання R плівок Ni, Mo чи Ti на кристалі ніобату літію майже не змінюється, хіба що за винятком області l=10-15.4 мкм, в якій формується потужна відбита світлова хвиля внаслідок зменшення коефіцієнта поглинання К. Величина R зростає на 10-15% (малі товщини плівок), що пов'язано також з деяким ущільненням плівок. Таким чином, при бомбардуванні поверхні систем із нікелевими, молібденовими та тітановими плівками йонами аргону коефіцієнт відбивання R слабо змінюється у всій досліджуваній області спектра. Це свідчить про незмінність структури приповерхневих шарів нікелю, молібдену та тітану внаслідок бомбардування, хоча при цьому і відбувається перемішування речовин в області межі поділу плівка - підкладка, внаслідок чого, власне, різко зростає адгезія плівок та підкладки.

Зовсім інша картина спостерігається для паладієвих плівок на тих же кристалах ніобату літію. Криві дисперсії R(l) вказаних систем до та після імплантації йонами Ar+ з енергіями 100 кеВ та дозами 5'1015 см-2 наведено на рис.8. Видно, що при малих товщинах плівок характер змін коефіцієнту відбивання R внаслідок імплантації майже такий, як і у випадку всіх інших плівок. Однак при великих (d>30 нм) товщинах спостерігається незвичний ефект, що полягає у різкому зменшенні коефіцієнту відбивання R у довгохвильовій області спектра (l > 5 мкм), який не пов'язаний із розмиттям межі поділу. Незначне зменшення величини R напилених плівок паладію порівняно, наприклад, із відповідними нікелевими плівками, в більшій мірі викликане відмінностями в дисперсії коефіцієнта відбивання R масивних нікелю та паладію, ніж зі змінами структури. З'ясовано, що зміни коефіцієнту відбивання R внаслідок імплантації пов'язані з відмінностями стану поверхні паладієвих та нікелевих плівок. Електронографічні дослідження засвідчили, що поверхня паладієвих плівок покрита темними плямами, середній лінійний розмір яких складає близько 1 мкм, а поверхня нікелевих, як, до речі, титанових та молібденових, - блискучими пухирцями трохи більших розмірів.

Поява темних плям на електронограмах для паладієвих плівок на ніобаті літію свідчить про те, що в результаті йонного бомбардування суцільна паладієва плівка перетворюється у ситоподібну плівку з одночасною зміною її структури. Тобто, при бомбардуванні йонами аргону внаслідок інтенсивного виходу газів утворюються бульбашки, які у випадку паладієвих плівок руйнуються і в результаті виникають “кратери”. Зрозуміло, що це стає основною причиною різкого зменшення коефіцієнта відбивання R паладієвих плівок. Більше того, в області l=0.8-15.4 мкм коефіцієнт відбивання R для систем із Pd з товщинами плівок Pd d = 40 нм майже не залежить від довжини хвилі, що пов'язано зі зміною стану поверхні внаслідок імплантації. В той же час у випадку нікелевих, молібденових чи титанових плівок, поверхня яких покрита застиглими бульбашками, характер відбивання майже такий самий, як і від гладенької поверхні, якою характеризуються всі зразки до імплантації.

Виявлений ефект різкого зменшення коефіцієнта відбивання R в ІЧ області спектра при імплантації шарів Pd певної товщини високоенергетичними пучками йонів із одночасним досягненням майже неперервного переходу від одного (плівка) до іншого (підкладка) середовища, тобто повного розмиття межі поділу між двома середовищами, може знайти широке практичне застосування. Наведено один із прикладів застосування виявленого ефекту при виготовленні чутливих елементів піроелектричних приймачів випромінювання (ППВ), які характеризуються порівняно зі світовими аналогами вищою чутливістю, неселективністю спектральної чутливості в широкій області ІЧ діапазону спектра, більшою швидкодією, а головне - високою променевою стійкістю. В кінці розділу дано схему конкретної реалізації виявленого ефекту при виготовленні чутливих елементів ППВ, а також конструкцію готових виробів. Теоретично розраховані параметри готових виробів порівнювалися з експериментально отриманими значеннями, а також із параметрами найбільш широко вживаного для реєстрації випромінювання в ІЧ спектрофотометрах - вісмутового болометра, який характеризується гіршими параметрами, ніж виготовлені нами ППВ. Окрім цього, в роботі наведено конструкцію та принцип дії всієї системи реєстрації ІЧ спектрофотометрів на базі розроблених нами приймачів випромінювання. В кінці розділу розглянуто результати вимірювань спектральної чутливості S(l) системи реєстрації ІЧ випромінювання на основі розроблених ППВ. Показано, що вказані системи є неселективними в широкій області спектра, принаймні в інтервалі l=0.3-15.4 мкм, і характеризуються високим ступенем лінійності світлової характеристики.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ

1. На основі дослідження оптичних властивостей широкого класу невпорядкованих сплавів 3d-перехідних металів: Ni-Fe, Ni-Cr, Ni-Co, Fe-Cr та Fe-Co встановлено загальні закономірності формування їх електронного енергетичного спектра, які полягають у збереженні в ньому характерних рис електронного спектра розчинника, а домішки в більшості випадків формують свої d-зони, які при малих концентраціях не змішуються з зонами розчинника. Встановлено закономірності в змінах характерних щілин в енергетичних спектрах Ni, Co та Fe та їх динаміка при добавленні інших перехідних металів. Отримані результати можна використати при напівемпіричних методах розрахунку електронного енергетичного спектру вказаних металів та сплавів. Показано, що енергетичні зони розчинника при невеликих добавках інших елементів деформуються в більшій мірі поблизу рівня Фермі і зберігають характерні риси розчинника на великих відстанях від нього (Е>2 еВ), навіть при концентраціях, близьких до еквіатомних. З'ясовано відмінності у формуванні електронного спектра сплавів з одним і тим же розчинником та різними домішками. Зокрема в сплавах Ni-Co та Ni-Cr домішкова зона внаслідок обмінної взаємодії розщеплена на дві підзони, а в інших сплавах, наприклад Ni-Fe, це розщеплення незначне і тому в оптичних спектрах не проявляється.

2. В сплавах перехідних металів система електронів, яка в чистих перехідних металах складається принаймні з двох типів носіїв заряду, а саме s- і d-типу, частоти релаксації яких відрізняються приблизно на порядок, при великих концентраціях домішок характеризується майже однаковими параметрами для цих двох типів носіїв, що пов'язано з сильним розсіянням електронів на таких домішках. Найбільш яскраво цей ефект проявляється в сплавах Ni-Cr, які характеризуються високими значеннями питомого опору. На відміну від усіх досліджених сплавів, в цих сплавах електрони провідності частково локалізуються і характеризуються надзвичайно високими, порівняно з чистими компонентами, значеннями частот розсіяння, зумовленого домішками. Внаслідок цього добре відоме співвідношення Хагена-Рубенса виконується для вказаних сплавів при великих концентраціях Cr вже в ближній ІЧ області спектра (l>2 мкм). Виявлено, що в сплавах Ni-Cr зі збільшенням концентрації домішки Cr внаслідок росту частоти зіткнень електронів коефіцієнт відбивання падає, що знаходить і вже частково знайшло практичне застосування в оптичному приладобудуванні та оптоелектронній техніці.