Связь реальной структуры и оптической неоднородности в монокристаллах ниобата лития

• Автор: Франко, Наталья Юрьевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 137 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Введение
2. Глава 1 Обзор литературы
2.1. Реальная структура монокристаллов ниобата лития
2.1.1. Доменная структура
2.1.2. Дефектная структура
2.2. Оптическая неоднородность кристаллов ниобата лития
2.2.1. Оптическая неоднородность, индуцированная лазерным излучением (optical damage effect)
2.2.2. Ростовые оптические неоднородности
2.2.2.1. Термически наведенная оптическая неоднородность
2.2.22. Оптическая неоднородность, индуцированная внутренним электрическим полем
2.2.2.3. Влияние внешнего электрического поля на оптическую неоднородность кристаллов ниобата лития
2.3. Остаточный световой поток в кристаллах.ниобата лития
2.4. Модель локального электрооптичеекого эффекта
2.5. Перенос заряда и электропроводность в кристаллах ниобата лития
2.6. Влияние легирования и термообработки на неоднородность кристаллов ниобата лития
2.7. Влияние состава и ростовых неоднородностей на поведение оптической неоднородности в кристаллах ниобата лития
2.8. Кинетика поведения оптической неоднородности в кристаллах ниобата лития
2.9. Травление кристаллов ниобата лития
2.10. Гамма- и гамма-нейтронное облучение кристаллов
ниобата лития
3. Постановка задачи исследования
4. ГЛАВА 2 Методики эксперимента
4.1. Объекты исследований
4.2. Vapour Transport Equilibration-обработка
4.3. Методика проведения окислительно-восстановительного процесса
4.4. Методика травления
4.5. Методика проведения гамма-облучения

4.6. Методика вакуумного вжигания лития в поверхность образца
4.7. Точечное облучение с помощью ИАГгИб-лазера с использованием второй гармоники
4.8. Обработка картин травления
4.9. Методика измерения остаточного светового потока
4.9.1. Экспериментальная установка для измерений ОСП
4.9.2. Модельные представления
4.9.3. Точность измерения искомых физических величин
5. ГЛАВА 3 Влияние различного рода воздействий на оптическую неоднородность кристаллов ниобата лития
5.1. Влияние окислительно-восстановительного отжига на оптическую неоднородность кристаллов ниобата лития
5.2. Влияние процедуры вакуумного вжигания металлического лития на оптическую неоднородность кристаллов ниобата лития
5.3. Влияние гамма-облучения на оптическую неоднородность кристаллов ниобата лития
5.4. Исследование импульсного светового воздействия на структуру монокристаллов ниобата лития
5.4.1. Исследование изменения структуры облученных кристаллов ниобата лития поляризационно-оптическим методом
5.4.2. Исследование изменения структуры облученных кристаллов ниобата лития методом травления
5.4.3. Исследование механических повреждений поверхности кристаллов ниобата лития при облучении светом ИАГ:Ш-лазера
6. ГЛАВА 4 Связь реальной структуры и оптической неоднородности в монокристалла ниобата лития
6.1. Поляризационно-оптические исследования кристаллов 1Л15ГЬОз
6.2. Изучение реальной структуры кристаллов ниобата лития методом травления
6.3. Обсуждение причин возникновения оптической неоднородности в кристаллах ниобата лития
7. Заключение и выводы
8. Литература
9. Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Последние несколько лет достаточно подробно исследуются сегнетоэлектрические монокристаллы ниобатов щелочноземельных металлов, обладающих высокими электрооптическими, пьезоэлектрическими, пироэлектрическими и нелинейными свойствами [1-3]. Широкие возможности использования этих кристаллов связаны с реальной структурой, влияющей на их оптические свойства. Термин «реальная структура кристалла» включает в себя состав кристалла, наличие примесей, дефектную и доменную структуру, то есть макро- и микродефекты [4].
Отличительной особенностью ниобатов является нарушение стехиометрии в процессе выращивания кристаллов, ведущее к появлению разнообразных дефектов кристаллической решетки, которые оказывают существенное влияние на свойства этих соединений. Это указывает на то, что сегнетоэлектрические, оптические, электрооптические и нелинейные свойства этих кристаллов необходимо рассматривать в зависимости от состава и реальной структуры именно выросшего кристалла, а не исходного расплава.
В качестве основного объекта исследования диссертационной работы был выбран монокристалл сегнетоэлектрика - ниобат лития 1л№>Оз (НЛ), поскольку в классе кислородно-октаэдрических сегнетоэлектриков он является общепризнанным модельным кристаллом [1-3]. Ниобат лития обладает уникальным набором электрофизических, оптических, электрооптических, нелинейно-оптических, фоторефрактивных и др. свойств. Широкое применение кристаллов ниобата лития в оптоэлектронике выдвигает особые требования к его оптическому качеству. Известно, что данный кристалл в интервале температур 20-200°С имеет оптическую неоднородность, нестабильно ведущую себя по температуре. Необходимость изучения причин появления оптической неоднородности этого материала и ее температурной нестабильности и определили актуальность проблемы.
Состояние проблемы. Оптическая неоднородность кристаллов ниобата лития может быть приобретенной в процессе роста, либо быть индуцированной путем различных внешних воздействий. В настоящее время, ее проявление в ниобате лития связано с локальным электрооптическим эффектом, а исчезнове-

родности ниобата лития под действием электрического поля [87], б) путем экстраполяции времени нарастания двупреломления при освещении лазерным пучком к нулевой интенсивности света [106], в) по времени самостирания голограмм [111], г) по кинетике экранировки приложенного к кристаллу внешнего электрического поля свободными носителями заряда, которая регистрировалась по изменению двупреломления [113]. Общим недостатком косвенных методов изучения электропроводности является то, что они связаны с двумя шагами опосредования: от измерения двупреломления к измерению электрического поля в кристалле и от него - к измерению электропроводности.
Таблица 1. Энергия активации электропроводности кристаллов
ниобата лития по данным разных авторов
Состав кристалла Состав атмосферы Энергия активации Лит. источ
Чистый Нормальный 1,4 эВ (200°С<7’<400°С) [99]
0,01 % Сг3+ — « — -- « - « --« — [99]
0,01 %№1+ — « — -- « - «-- « — [99]
— « - 1,1 эВ* 170°С<Г<300°С) 0,34 эВ* (50°С<Г<170°С) [101]
Стехиометрический - « - 0,15 эВ*(162°С<Г<500°С) 0,14эВ*(30°С<Г<160°С) [108]
Стехиометри ческий (отжиг в инертном газе) — « - 0,65 эВ* (20°С<Т<200°С) [108]
0,3 % Бе - « - 0,37 эВ [111]
СБе — « — 1,1 эВ [104]
— « — 1,1 эВ [104]
0,004 % (масс.) Бе — « -- [НО]
0,3 % (масс.) Ре - « — 0,3 эВ [110]
СБе - « — 0,41 эВ [106]
0,1 % (ат.) Мп (г-срез) Все энергии активации [3]
0,1 % (ат.) Мп (х- срез) - « — < 1 эВ [П2]