Исследование фото- и термоиндуцированной ЭДС в легированных кристаллах ниобата лития с электродами из различных металлов

• Автор: Климентьев, Сергей Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 112 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Механизмы фото- и термоэлектрического
отклика в пироэлектриках
1.1. Пироэлектрический эффект
1.1.1. Первичный и вторичный пироэлектрические эффекты
1.1.2. Третичный пироэлектрический эффект
1.2. Динамический пироотклик
1.3. Релаксационные токи
1.3.1. Ионные токи
1.3.2. Электронные токи
1.3.3. Электретный эффект и релаксационная поляризация в кристалле ниобата лития
1.3.4. Диффузионные токи
1.3.5. Электрохимические процессы
1.4. Фотогальванический эффект
Глава 2. Экспериментальное исследование термостимулированной ЭДС в легированных
кристаллах ниобата лития
2.1. Непироэлектрический термоотклик
2.2. Экспериментальная установка
2.3. Экспериментальное исследование термоЭДС
в кристаллах ниобата лития
2.4.Электретная модель явления
Глава 3. Исследование фотоэлектрического отклика в легированном кристалле ниобата лития
с электродами из различных металлов
3.1 .Экспериментальное исследование медленных
компонент фотоотклика
Глава 4. Характеристики приемников излучения на
основе легированного кристалла ниобата лития с
разными электродами
4.1.Приемник излучения на основе эффекта термостимулированной ЭДС
4.2.Критерии качества пироэлектрических
материалов
4.3.Пироэлектрические приемники излучения для
открытых оптических линий связи
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Ниобат лития (НЛ) широко используется в оптоэлектронике, голографии, лазерной физике, в системах регистрации и обработки оптической информации и преобразования оптического излучения [1-4]. Этот материал обладает хорошими эксплуатационными характеристиками, большими спектральным и динамическим диапазонами, а также высокой технологичностью. Уникальность данного кристалла прежде всего обусловлена наличием в нем целого ряда нелинейно- и элекгрооптических эффектов (таких, как фоторефрактивный, фотовольтаический, электрооптический, пироэлектрический и др.) [3-7]. В тонкослойных контактных системах металл-сегнетоэлектрик-металл (МСМ), в том числе на основе НЛ, эти явления не только имеют существенные особенности, а могут даже определяться свойствами приповерхностной (приэлектродной) области кристалла [8-12]. В частности, в работе И.Ф. Канаева и В.К. Малиновского [9] было выявлено аномально сильное влияние диффузии материала электродов на фотогальванический (ФГ) ток в кристаллах 1Л1Ь03. Ими же выдвинуто предположение, что дополнительный вклад в стационарные токи при наличии пленки обусловлен ФГ-эффектом, присущим тонкому приэлектродному слою кристалла. На основании полученных экспериментальных результатов [10-13] авторы указывают на возможность больших количественных и качественных изменений свойств

кристаллов при диффузионном легировании, что следует учитывать при создании металлических контактов. Асимметрия электропроводности, асимметрия диффузии вещества, генерация под действием света ФГ-тока - обязаны существованием локальных электрических полей, в том числе обусловленных контактными явлениями.
НЛ также относится к перспективным пироэлектрическим материалам, которые используются для регистрации излучения широкого спектрального диапазона. В [14-16] показано, что существование внутреннего поля в несимметричной (с разными металлами) сэндвичной системе МСМ приводит к появлению неклассического пироэлектрического отклика (так называемый динамический пироэффект).
И.Б. Барканом с сотрудниками (Лазерное отделение Института теплофизики СО РАН, г. Новосибирск) было обнаружено, что при нагреве легированного кристалла НЛ с напыленными электродами из различных металлов в кристалле регистрируется термостимулированный ток (порядка 10"11 10"12 А), направление которого определяется
расположением электродов и не зависит от кристаллографической ориентации образца. Величина тока пропорциональна температуре, что позволяет применить данный эффект для регистрации излучения с инфранизкочастотной модуляцией сигнала.
Приведенные выше результаты показывают, что исследование влияния контактных явлений на фотогальванический и пироэлектрический отклики кристалла, на его элекгрооптические и термоэлектрические свойства

Вторым потенциалообразующим процессом, вклад которого увеличивается с повышением температуры, является неодинаковая скорость испарения Ы из кристаллов различного состава. В результате улетучивания и20 в кристалле образуется избыточный положительный заряд:
Ц+ ЫТ, ОоеУ0+ 1/202Т.
То есть избыточный литий испаряется быстрее, чем остальные компоненты кристалла, выделяясь в виде нейтральных атомов и отдавая свой положительный заряд решетке в виде однозарядных кислородных вакансий. Поэтому область выращенного кристалла, содержащая большой избыток щелочного компонента, зарядится положительно и это вызовет уменьшение общей ЭДС составного элемента.
1.3.5, Электрохимические процессы
В работе [65] в кристалле КТЮРО4 при комнатной температуре наблюдалась генерация электрического тока. Направление тока зависело от направления изменения температуры (градиента), более того, ток продолжал течь и при постоянной температуре. Этот ток не имеет отношения к пироэлектрическому эффекту. Такой же непироэлектрический ток наблюдался в Ш03 и ПЬНЭе04. Оценка электронной энер-