1 天津城建大学理学院, 天津 300384
2 中电科能源有限公司, 天津 300381
3 河北工业大学材料科学与工程学院, 电工装备可靠性与智能化国家重点实验室, 天津 300130
本文研究了铪铁双掺铌酸锂(LN∶Fe, Hf)晶体的衍射效率随光栅写入角度的变化曲线, 并对该关系曲线进行了拟合分析, 发现超阈值的铪铁双掺铌酸锂晶体的体光生伏打系数κ值相比于单掺铁铌酸锂晶体大幅增加。造成κ值变化的原因可能是由于铪离子的掺入消除了晶体中存在的本征缺陷, 而晶格环境的完美化使得留在锂位的铁离子的光生伏打系数大幅上升。此外, 实验结果还表明超阈值的铪铁双掺铌酸锂晶体中参与光折变的缺陷中心浓度约为14.5 ppm (1 ppm=10-6), 即约有4.8%的铁离子仍然“残存”在锂位中, 而这些铁离子可以引起足够强的光折变效应, 成为主导铌酸锂晶体光折变性能的缺陷中心。此外, 还从杂质缺陷-氢氧根基团角度讨论了铁离子晶格占位的可能性。
铌酸锂 光折变 杂质缺陷 缺陷基团 氢氧根振动 本征缺陷 lithium niobate photorefraction impurity defect defect complex hydroxyl vibration intrinsic defect
1 南开大学物理科学学院, 天津 300071
2 南开大学弱光非线性光子学教育部重点实验室, 天津 300457
3 山西大学极端光学协同创新中心, 太原 030006
4 河南工程学院材料工程学院, 河南省电子陶瓷材料与应用重点实验室, 郑州 451191
铌酸锂晶体的内偏置场对铁电应用、电光应用和非线性光学应用等均有直接影响。本工作建立了铌酸锂(LN)晶体内偏置场测试方法, 对同成分铌酸锂(CLN)晶体、近化学计量比铌酸锂(nSLN)晶体、掺杂铌酸锂(doped LN)晶体的内偏置场和矫顽场进行测量。结果表明, CLN晶体内偏置场最高(Eint=2.53 kV/mm), nSLN晶体的内偏置场大幅降低, 其中富锂熔体法生长和气相输运平衡(vapor transport equilibration, VTE)法结合得到的nSLN晶体的内偏置场最小, 与CLN晶体相比降低了约两个数量级; 掺杂铌酸锂晶体的内偏置场与CLN晶体相比也普遍降低, 其中掺6.5%(摩尔分数)Mg的CLN晶体的内偏置场约为CLN晶体的四分之一, 掺7%(摩尔分数)Zn的CLN晶体的内偏置场约为CLN晶体的六分之一。最后对组分和掺杂影响内偏置场的因素进行了简要分析。
铌酸锂晶体 内偏置场 名义纯 掺杂 本征缺陷 阈值浓度 lithium niobate crystal internal bias electric field nominally undoping doping intrinsic defect threshold concentration
