Спектры комбинационного рассеяния света, фоторефрактивный эффект и структурное упорядочение монокристаллов ниобата лития разного состава

• Автор: Чуфырев, Павел Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Апатиты
• Количество страниц: 112 с. : ил.

ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФОТОРЕФРАКТИВНЫХ КРИСТАЛЛОВ НИОБАТА ЛИТИЯ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1 Особенности структуры кристалла ниобата лития

1.2 Собственные дефекты структуры ниобата лития. Модели упорядочения структурных единиц
1.3 Влияние стехиометрии и примесных катионов на фоторефрактивные свойства кристаллов ниобата лития

1.3.1 Фоторефрактивный эффект в ниобате лития

1.3.2 Фоторефрактивные катионы в структуре ниобата лития.

Модели переноса фотоэлектронов

1.3.3 Нефоторефрактивные катионы в структуре ниобата лития

1.4 Исследование структуры ниобата лития методом спектроскопии

1.4.1 Метод комбинационного рассеяния света

1.4.2 Спектры КРС номинально чистых кристаллов ниобата лития конгруэнтного и стехиометрического составов
1.4.3 Спектры КРС легированных кристаллов ниобата лития
1.4.4 Проявление эффекта фоторефракции в спектрах КРС кристаллов ниобата лития
ГЛАВА 2. АППАРАТУРА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ, МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
2.1 Особенности приготовления шихты для выращивания монокристаллов ниобата лития
2.2 Выращивание монокристаллов ниобата лития разного состава
2.3 Регистрация спектров КРС и проведение поляризационных измерений
2.4 Обработка контуров сложных спектральных линий и графическое представление результатов

ГЛАВА 3. СПЕКТРЫ КРС И ФОТОРЕФРАКТИВНЫЙ ЭФФЕКТ В НОМИНАЛЬНО ЧИСТЫХ КРИСТАЛЛАХ НИОБАТА ЛИТИЯ
3.1 Спектры КРС и фоторефрактивный эффект в номинально чистых монокристаллах ниобата лития, выращенных разными способами
3.2 Исследования спектров КРС в области двухчастичных состояний акустических фононов монокристаллов ниобата лития, выращенных разными способами
ГЛАВА 4. СПЕКТРЫ КРС И ФОТОРЕФРАКТИВНЫЙ ЭФФЕКТ В ЛЕГИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛАХ НИОБАТА ЛИТИЯ
4.1 Влияние структурного упорядочения катионной подрешетки на фоторефрактивные свойства кристалла ниобата лития
4.2 Чувствительность малоинтенсивных «лишних» линий в спектре
КРС к изменению состава кристалла ниобата лития
4.3 Зависимость фоторефрактивного эффекта от упорядочения структурных единиц катионной подрешетки кристалла ниобата лития
4.4 Дипольное упорядочение структурных единиц катионной подрешетки ниобата лития и его проявление в спектрах КРС
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

Актуальность работы
В современном подходе при создании материалов электронной техники можно выделить два основных направления - синтез новых структур и модифицирование уже имеющихся с целью получения материалов с более совершенными характеристиками или материалов обладающих качественно новыми свойствами. Второй подход для сегнетоэлектрических кристаллов является чрезвычайно актуальным, поскольку из многих тысяч синтезированных монокристаллов реально в электронной промышленности используются десятки. Нелинейнооптический фоторефрактивный монокристалл ниобата лития (LiNbOj) обладает высокими электро- и нелинейнооптическими коэффициентами, что обуславливает его широкое применение в оптоэлектронике для изготовления преобразователей частоты лазерного излучения, параметрических генераторов света, оптических сенсоров, амплитудно-фазовых и фазовых модуляторов световых пучков, дефлекторов и т.д. Разработка этих оптических устройств выдвигает высокие требования к совершенству структуры монокристалла, в частности, к его оптической однородности и требует минимизации фотоиндуцированного изменения показателя преломления. Наличие эффекта фоторефракции (optical damage) в ниобате лития ставит две фундаментальные научные задачи: поиск путей его подавления и поиск оптимизации
фоторефрактивных свойств монокристалла. Эти задачи взаимосвязаны и для их решения необходимы фундаментальные исследования, направленные на выяснение природы фоторефрактивного эффекта. Изучению фоторефрактивного эффекта в ниобате лития посвящены многие сотни работ и их результаты постоянно являются предметом острых дискуссий.
Ниобат лития является фазой переменного состава и отличается широкой областью гомогенности на фазовой диаграмме. Важной особенностью этого кристалла является возможность управления свойствами в широких пределах путем варьирования состава (легирования и изменения стехиометрии). Его оптические и нелинейнооптические характеристики во многом определяют структурные дефекты кристаллической решетки. До недавнего времени возможность регулирования величины фоторефрактивного эффекта в ниобате лития связывалась, в основном, с варьированием только примесного состава. В частности, для подавления фоторефрактивного эффекта кристалл конгруэнтного

умножителя 13 (ФЭУ-79), после которого сигнал регистрируется и записывается самописцем и в цифровом виде подается на компьютер.
Значительная часть спектров кристаллов была зарегистрирована с использованием более совершенного полностью автоматизированного спектрометра Ramanor U-1000. Спектрометр Ramanor U-1 ООО предназначен для спектроскопических измерений, которые требуют высокого разрешения, низкого уровня рассеянного света и высокой чувствительности. Основу прибора составляет двойной монохроматор с плоскими дифракционными решетками (рисунок 2.2). Прямые входные и выходные щели каждого монохроматора регулируются вручную от 0 до 3 мм. Обе дифракционные решетки крепятся на одной горизонтальной оси, которая параллельна штрихам решетки. Выходная щель (F1) первого монохроматора отображается на входную щель (F2) второго монохроматора с помощью вогнутого зеркала MCI с фокусным расстоянием 0.5м.
В стандартной версии спектрометра дифракционные решетки имеют 1800 штр./мм. Разрешающая способность спектрометра примерно 0.15 см'1 (при 5791 À); уровень рассеянного света Ю'14 при 20 см'1. Спектрометр обеспечивает воспроизводимость лучше, чем 0. 1À и, имеет широкий диапазон длин волн 400-800 нм для регистрации спектров. Спектрометр ориентирован на регистрацию

Рисунок 2.1. Оптическая схема монохроматора ДФС-24.