Elektro-optiski aktīva organiska materiāla orientēšanas dinamikas pētījumi, izmantojot plakanparalēlus elektrodus

Abstract

Pēdējā desmitgadē par perspektīvu risinājumu informācijas pārvades ātruma palielināšanai tiek uzskatīta elektronisko komponenšu aizstāšana ar fotoniskām integrālajām shēmām (FIS), kuru attīstībai nepieciešami jauni materiāli ar specifiskām īpašībām. Viena no materiālu klasēm, kas varētu rast pielietojumu FIS pagatavošanā, ir organiskie materiāli. Lai tos varētu izmantot ierīces izgatavošanā, organiskajiem materiāliem jāatbilst noteiktām tehnoloģiskām prasībām. Darbā aplūkoti fizikālie procesi, kas notiek, veicot vienu no FIS pagatavošanas tehnoloģiskajiem soļiem - stiklveida organisko materiālu orientēšanu ārējā elektriskā laukā. Lai pētītu šī procesa dinamiku un efektivitāti, darbā izmantota optiskās otrās harmonikas ģenerācija (OHĢ). Mērījumi veikti paraugos ar plakanparalēliem elektrodiem, PMMA-DMABI saimnieks-viesis sistēmām, kur DMABI koncentrācija mainīta no 1% līdz 16% pēc svara. Darbā parādīts, ka OHĢ pastāv atšķirīgas, no koncentrācijas atkarīgas orientējošā elektriskā lauka sliekšņa vērtības. Tas skaidrojams ar sistēmas stiklošanās temperatūru un hromofora molekulu mijiedarbību.

Within the last decade, replacing electronic components with photonic integrated circuits (PIC) has been proposed as a promising solution to the ever-growing demand for increasing data processing speeds. New materials with specific properties are required for manufacturing and development of these PICs. Organic materials are one class of materials that could potentially be used for PICs. However, for organic materials to fulfil the requirements of creating a photonic device, certain technological criteria must be met. In this work, the author takes a closer look at the physical processes governing one of the technological steps for processing an organic material suitable for PICs – chromophore poling in an external electric field. Second harmonic generation is used to investigate the dynamics and effectiveness of the poling process. Measurements are done on samples with parallel-plate electrodes for DMABI-PMMA guest-host systems of different concentrations, ranging from 1% to 16% by weight of DMABI. In this work, it is shown that there exist concentration-dependent electric field threshold values for second harmonic generation that can be explained by glass transition temperature and the molecular interactions of chromophore molecules in a given sample.