Особенности дефектной структуры монокристалла LiNbO3:Cu (0,015 мас. %)
Н.А. Теплякова, Н.В. Сидоров, М.Н. Палатников
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»
DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.215
Краткое сообщение
Аннотация: C использованием метода прямого легирования расплава оксидом меди выращен композиционно однородный, легированный фотовольтаически активной примесью меди монокристалл LiNbO3:Cu (0,015 мас. %). Методом фотоиндуцированного рассеяния света исследованы оптические свойства монокристалла. По интенсивности и величине угла раскрытия индикатрисы спеклструктуры фотоиндуцированного рассеяния света для исследованных кристаллов были рассчитаны величины диффузионного и фотовольтаического полей. Обнаружены значительные отличия в картинах фотоиндуцированного рассеяния света и в значениях фотоэлектрических параметров фотоиндуцированного рассеяния света номинально чистых кристаллов конгруэнтного и стехиометрического составов и кристалла LiNbO3:Cu (0,015 мас. %). Показано, что при легировании конгруэнтного кристалла ниобата лития катионами меди в кристалле наблюдается возрастание величины диффузионного поля, уменьшение величины фотофольтаического поля и заметное уменьшение ширины запрещённой зоны. При этом для кристаллов конгруэнтного состава и LiNbO3:Cu (0,015 мас. %), в отличие от кристалла стехиометрического состава, преимущественным механизмом фоторефракции остается фотовольтаический механизм. Данные фотоиндуцированного рассеяния света свидетельствуют о наличии в запрещенной зоне кристалла LiNbO3:Cu (0,015 мас. %) высокой плотности мелких энергетических уровней, повышающих эффект фоторефракции и электропроводность кристалла.
Ключевые слова: ниобат лития, кристалл, дефекты, фоторефрактивные свойства, фотоэлектрические поля, ширина запрещенной зоны
- Теплякова Наталья Александровна – к.ф.-м.н., старший научный сотрудник сектора колебательной спектроскопии лаборатории материалов электронной техники, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»
- Сидоров Николай Васильевич – д.ф.-м.н., профессор, главный научный сотрудник с исполнением обязанностей заведующего сектором колебательной спектроскопии лаборатории материалов электронной техники, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»
- Палатников Михаил Николаевич – д.т.н., главный научный сотрудник с сохранением обязанностей заведующего лабораторией материалов электронной техники, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»
Ссылка на статью:
Теплякова, Н.А. Особенности дефектной структуры монокристалла LiNbO3:Cu (0,015 мас. %) / Н.А. Теплякова, Н.В. Сидоров, М.Н. Палатников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 215-222. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.215.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Buse, K. Infrared holographic recording in LiNbO3:Cu / K. Buse, F. Jermann, E. Krätzig. // Applied Physics A. – 1994. – V. 58. – I. 3. – Р. 191-195. DOI: 10.1007/BF00324375.
2. Теплякова, Н.А. Дефектная структура и фоторефрактивные свойства кристаллов двойного легирования LiNbO3:Mg:Fe и LiNbO3:Zn:Fe / Н.А. Теплякова, Н.В. Сидоров, М.Н. Палатников // Физикохимические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2018. – Вып. 10. – С. 628-635. DOI: 10.26456/pcascnn/2018.10.628.
3. Arizmendi, L. Photonic applications of lithium niobate crystals / L. Arizmendi // Physica Status Solidi (A). 2004. – V. 201. – I. 2. – Р. 253-283. DOI: 10.1002/pssa.200303911.
4. Gunter, P. Photorefractive materials and their applications. 1 Basic effects / P. Günter, J.-P. Huignard // In: Springer Series in Optical Sciences. – New York: Springer, 2006. – V. 113. – Р. 1-5. 10.1007/0-387-25192-8_1.
5. Wang, Y. Terahertz generation from Cu ion implantation into lithium niobate / Y. Wang, R. Wang, J. Yuan et al. // Journal of Luminescence. – 2014. – V. 147. – Р. 242-244. DOI: 10.1016/j.jlumin.2013.11.032.
6. Kukhtarev, N.V. Pyroelectric and photogalvanic crystal accelerators / N.V. Kukhtarev, T.V. Kukhtereva, G. Stargell et al. // Journal of Applied Physics. – 2009. – V. 106. – I. 1. – Р. 014111-1-04111-7. DOI: 10.1063/1.3159903.
7. Volk, T. Lithium niobate. Defects, photorefraction and ferroelectric switching / T. Volk, M. Wohlecke. – Berlin: Springer, 2008. – 250 p. DOI: 10.1007/978-3-540-70766-0.
8. Максименко, В.А. Фотоиндуцированные процессы в кристаллах ниобата лития / В.А. Максименко, А.В. Сюй, Ю.М. Карпец. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 96 с.
9. Горелик, В.С. Оптические свойства кристаллов ниобата лития, легированных ионами меди / В.С. Горелик, М.Н. Палатников, А.Ю. Пятышев и др. // Неорганические материалы. – 2018. – Т. 54. – № 10. – С. 1071-1078. DOI: 10.1134/S0002337X1810007X.
10. Сидоров, Н.В. Лазерная коноскопия и фотоиндуцированное рассеяние света в исследованиях свойств нелинейно-оптического кристалла ниобата лития / Н.В. Сидоров, О.Ю. Пикуль, Н.А. Теплякова, М.Н. Палатников. – М.: РАН, 2019. – 350 с.
11. Goulkov, M. Photorefractive parameters of lithium niobate crystals from photoinduced light scattering / M. Goulkov, M. Imlau, Th. Woike // Physical Review B. – 2008. – V. 77. – I. 23.– P. 235110-1-235110-7. DOI: 10.1103/PhysRevB.77.235110.