鈮酸鋰的鐵電疇反轉(zhuǎn)與微結(jié)構(gòu)制備.pdf

1、鈮酸鋰是一種集電光、聲光、光彈、壓電以及非線性性能于一身的人工晶體，多年來受到了人們的廣泛關(guān)注。鈮酸鋰的鐵電疇工程被廣泛應(yīng)用于非線性頻率轉(zhuǎn)換、光學(xué)參量震蕩器、光子禁帶器件以及電光布拉格反射鏡等領(lǐng)域。到現(xiàn)在為止，最常用的疇結(jié)構(gòu)制備工藝是電致反轉(zhuǎn)方法，即利用周期的光刻膠電極提供周期調(diào)制的電場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)疇反轉(zhuǎn)。因?yàn)橐玫胶芨叩臉O化電場(chǎng)，疇在生長中非常容易離開設(shè)計(jì)的區(qū)域，所以用此方法制備小周期的疇結(jié)構(gòu)非常困難。因此，研究者們提出一些新的疇反轉(zhuǎn)方法來

2、克服電致反轉(zhuǎn)的這一缺點(diǎn)。光致疇反轉(zhuǎn)是一種很有潛力的疇結(jié)構(gòu)制備方法，近幾年來受到人們的關(guān)注。光致疇反轉(zhuǎn)是利用激光的作用在外置電場(chǎng)下誘導(dǎo)疇結(jié)構(gòu)。因?yàn)楫牱崔D(zhuǎn)電場(chǎng)在光照區(qū)域有大幅度的降低，所以一個(gè)光的圖樣就可以被直接轉(zhuǎn)化成疇的圖樣而不需要光刻工藝。但是，光致疇反轉(zhuǎn)本身也存在一些問題，比如：有限的疇反轉(zhuǎn)深度、表面釘扎作用明顯等。這些缺陷嚴(yán)重影響了光致疇結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用。本論文的目標(biāo)是探索光致疇反轉(zhuǎn)的機(jī)理，從而優(yōu)化光致疇反轉(zhuǎn)微結(jié)構(gòu)的制備工藝。

3、　　 論文首先簡(jiǎn)介了鈮酸鋰晶體以及它的鐵電特性，然后介紹了鈮酸鋰的幾種重要應(yīng)用，如全息光存儲(chǔ)和準(zhǔn)相位匹配。
　　 第二章詳細(xì)介紹了疇結(jié)構(gòu)制備工藝及相關(guān)問題。首先介紹了疇生長的動(dòng)力學(xué)機(jī)理，然后詳細(xì)闡述了各種疇結(jié)構(gòu)觀測(cè)方法：電光調(diào)制法、氫氟酸腐蝕法、二次諧波產(chǎn)生法、偏振光檢測(cè)法等。隨后，介紹了傳統(tǒng)的電致疇反轉(zhuǎn)技術(shù)。作為一種改良的技術(shù)，詳細(xì)探討了光致疇反轉(zhuǎn)的機(jī)理，光波長與強(qiáng)度對(duì)疇反轉(zhuǎn)的影響，及其與晶體缺陷的關(guān)系。最后，介紹了紫外激光

4、制備鐵電疇微結(jié)構(gòu)技術(shù)。
　　 第三章研究了在532 nm激光輔助之下鈮酸鋰晶體的鐵電疇反轉(zhuǎn)特性。在摻1.0 mol％鎂近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體中實(shí)現(xiàn)了30 V/mm超低電場(chǎng)的光致疇反轉(zhuǎn)，并對(duì)超低電場(chǎng)的成因以及疇在低電場(chǎng)下的生長情況作了仔細(xì)的探討。隨后，分析了釘扎作用的起因，并實(shí)驗(yàn)觀測(cè)了超低光致電場(chǎng)下鈮酸鋰晶體缺陷的釘扎作用。利用光致疇反轉(zhuǎn)方法，成功制備了二維表面疇微結(jié)構(gòu)。最后，對(duì)反轉(zhuǎn)鐵電疇的縱向深度進(jìn)行了研究。
　　 第四

5、章研究了532 nm激光對(duì)鐵電疇反轉(zhuǎn)的抑制作用。首先，闡述了光致疇反轉(zhuǎn)抑制作用的機(jī)理。然后，通過實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了鈮酸鋰晶體疇結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄的疇結(jié)構(gòu)具有筆直的疇壁，以及幾乎貫穿整個(gè)晶體厚度的疇深度，克服了光致疇反轉(zhuǎn)技術(shù)長期困擾人們的一大難題。
　　 第五章研究了鐵電體的疇壁。首先，介紹了鈮酸鋰特有的六角形疇結(jié)構(gòu)。然后，計(jì)算了在疇壁出現(xiàn)的情況下晶體表面的屏蔽電場(chǎng)。研究了疇壁印跡的產(chǎn)生及擦除過程與屏蔽場(chǎng)水平分量的關(guān)系，并從中揭示了疇壁印跡