Влияние различного рода обработок на комплекс оптических свойств монокристаллов LiNbO3

• Автор: Лебедев, Эдуард Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.
1.1 Кристалл ниобата лития и его свойства
1.2 Электрооптический эффект
1.3 Оптическая однородность ниобата лития
1.4 Аномалии физических свойств ЫИЬОз в интервале температур 20-200°С
1.5 Спектры поглощения и пропускания
1.6 ОН' - поглощение в кристаллах ЫЫЬ03
1.7 Влияние состава на свойства кристалла
1.8 Дефектная структура
1.9 Свойства примесного ниобата лития
1.10 Люминесценция в кристаллах чистогоЫ№>03
1.11 Люминесценция в кристаллах ПЛЮз с примесью Сг
1.12 Постановка задачи исследования. 42 Глава II. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 Объекты исследования
2.2.1 Экспериментальная установка для измерения остаточного све- 48 тового потока (ОСП).
2.2.2 Методика измерения ОСП
2.3 Методика исследования спектров поглощения
2.4 Методика исследования спектров люминесценции
2.5 Контроль состава кристалла по методу ГВГ
2.6 Точность измерения искомых физических величин 56 Глава III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.
3.1 Модельные представления
3.2 Остаточное светопропускание монокристаллов ниобата лития подвергнутых различного рода обработкам ( УТЕ, редуцирование, оксидирование)
3.3 Спектры поглощения (ОН-абсорбция) монокристаллов ниобата лития с примесями металлов
3.4 Люминесценция кристаллов ЫЛЬОз: Сг
3.5 Заключение и выводы
Список'работ, опубликованных по теме диссертации
Литература

Введение.
Актуальность. Ниобат лития занимает особое место в ряду кристаллов, используемых в оптоэлектронике для широкополосной эффективной модуляции, отклонения, коммутации, частотного преобразования световых пучков, благодаря ряду уникальных оптических, электрооптических и других свойств. Широкое применение кристаллов ниобата лития в оптоэлектронике выдвигает особые требования к его оптическому качеству. Поэтому большой интерес, как в научном, так и в практическом плане представляет собой исследование оптической однородности ниобата лития.
Комплекс оптических свойств кристаллов ниобата лития связан с их реальной структурой. Термин “реальная структура кристалла” охватывает состав кристалла, наличие примесей, дефектную структуру.
Серьезной проблемой является стабилизация оптического качества кристаллов в рабочем интервале температур. Одним из путей достижения стабильности данного параметра является обработка кристаллов с целью изменения концентрации дефектов, ответственных за появление оптических неоднородностей.
Кристалл LiNb03 вытягивают из расплава по методу Чохральского. Образцы получаемые таким способом, как правило, являются конгруэнтными (Li/Nb *0,94), а не стехиометричными (Li/Nb=l). Содержание Li в монокристаллах LiNbOj может колебаться от 46 до 50 мол. %. Показатель 48,6 мол. % соответствует конгруэнтному составу. Получение монокристаллов ниобата лития с соотношением Li/Nb=l является достаточно сложной задачей, а потому и свойства таких кристаллов не изучены подробно. Одним из способов получения кристаллов стехиометрического состава является VTE-обработка (Vapour Transport Equilibration).
Оптическая однородность кристалла ниобата лития зависит от его состава. Наиболее однородными в смысле оптических свойств считаются кон-

электрические свойства ниобата лития, особенно на ионную проводимость. Вильямс и др. [86] показали, что ионы становятся подвижными при температуре 200°С, и что они могут играть важную роль в процессе голографического хранения информации.
Имеется информация о присутствии водорода (или протонов) в 1л№>Оз. Эти протоны всегда связаны с ионами кислорода и образуют ОН" группы. Наличие ОН" групп ведет к появлению характерной полосы поглощения в ближней инфракрасной области около 2,87 мкм. Она полностью поляризована перпендикулярно с-оси. Эта полоса поглощения состоит из двух пиков, которые не могут быть полностью разделены даже при низких температурах [61 ], (см. рис. 1.7).
X, мкм
Рис. 1.7 Поляризованный спектр оптического поглощения в районе 3500 см'1 для типичного кристалла ниобата лития при температурах 300 и 6 К [101].
Полоса поглощения, связанная с водородом, может быть подавлена при помощи отжига в сухой атмосфере при температуре 1000 °С и может быть введена при отжиге во влажной атмосфере [18]. Смит и др. [16] продемонстрировали, что диффузия протонов в объем ХяМЪОз может быть усилена при-