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光照射により誘起されるシリカガラスの欠陥の生成機構と光機能の解明

阐明光照射引起的石英玻璃缺陷的形成机制和光学功能

基本信息

批准号：
12750742
负责人：
内野隆司
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750742/
关键词：
シリカガラス光化学反応量子化学計算欠陥

项目摘要

GeO_2-SiO_2ガラスの光誘起屈折率変化は、いくつかの素反応が関わる複雑な光化学反応に由来すると考えられている。その中でも、約5eVに光吸収帯を持つ2配位Ge(Ge^<2+>)が関わる光化学反応がファイバー回折格子の形成過程に寄与していることが示唆されている。実験的には、光照射に伴いGe^<2+>がGeE'中心(先に述べたE'において、SiがGeに置き換わったもの)に変換することが確認されている。しかし、その変換機構の詳細は不明である。そこで、本研究では、GeO_2-SiO_2ガラス中のGe^<2+>欠陥を摸擬したクラスターを用い、その欠陥構造がイオン化の過程で、どのような構造変化を引き起こすのかについて、分子軌道計算に基づき解析した。計算の結果、Ge^<2+>欠陥がイオン化によりGeE'中心に変換しうることが理論的に示された。さらに興味深い点は、GeE'中心の生成過程で、4員環という小さな環構造が形成さることである。光照射に伴うファイバー回折格子の形成過程で実際に3、4員環という小さな環構造が形成されることは実験的にも確認されており、この構造変化が光誘起高密度化(高屈折率化)の(ひとつの)起源であるとも考えられている。量子化学計算に基づき、Ge^<2+>のGeE'中心への変換過程と、高密度化につながる小さな環構造の形成過程を同時に示したのは本研究が初めてである。さらに我々は、GeO_2-SiO_2ガラス中での電子トラップのメカニズム、SiO_2ガラス中におけるSi^<2+>欠陥から中性酸素欠陥への変換機構、及びE'中心の一種であるE_α'の構造モデルなどについても提唱した。ガラス中の欠陥構造は、その電子状態が比較的局在化しているため、本研究で用いた比較的小さなクラスター計算でも、現実の系で起こっている現象をかなりの程度まで再現できることがわかった。

GeO_2-SiO_2 is a light-induced refractive index change.その中でも、About 5eV にlight absorption 帯をhold つ2 coordination Ge (Ge^<2+>) が关わる光The formation process of the chemical reaction がファイバー folding lattice is done with the していることがshows the されている.実験's には, the light shines with the いGe^<2+>がGeE'center (the first に说べたE'において、SiがGeに PutきChangeわったもの)に変changeすることがConfirmされている. The details of the replacement mechanism are unclear.そこで、This study では、GeO_2-SiO_2ガラス中のGe^<2+>owed陥をmodelling したクラスターを用い、そのThe process of structuring and structuring, the structuring and structuring process, and the analysis of molecular orbital calculations. The result of the calculation, Ge^<2+> is the result of the GeE'centered change theory. There is a deep interest in the structure, the generation process of the GeE' center, and the structure of the 4-member ring and the small ring are formed. The formation process of the folded lattice by light irradiation is the formation process of the 3 and 4-member ring and the small ring structure.もConfirm the origin of されており, このstructural change がの(ひとつの) caused by light-induced high density (high refractive index) であるとも考えられている. Quantum chemical calculations, Ge^<2+>, GeE' center, transformation process, high density The formation process of the chemical ring structure of the small ring is also shown at the beginning of this study.さらに我々は、GeO_2-SiO_2ガラス中での电トラップのメカニズム、SiO_2ガラス中におけるSi^< 2+>Neutral acid element is the replacement mechanism of the neutral acid, and the structure of the center of the center is the structure of the neutral acid.ガラス中の无陥 Structureは、そのelectronic stateが localizationしているため、This study uses a small comparison of いたさなクラスターcalculation でも, the phenomenon こっているphenomenon をかなりのdegree までReproduction できることがわかった.