鋅摻雜鈮酸鋰和鉭酸鋰晶體的生長和結(jié)構(gòu)及性能的研究.pdf

1、鈮酸鋰和鉭酸鋰晶體具有優(yōu)良的電學(xué)及光學(xué)性能，已經(jīng)在全息存儲和準相位匹配等方面得到了廣泛的應(yīng)用。然而鈮酸鋰和鉭酸鋰晶體在高光強照射的情況下會產(chǎn)生光致散射，導(dǎo)致全息存儲圖像質(zhì)量嚴重下降。同時鈮酸鋰和鉭酸鋰晶體高的矯頑場使其很難在常溫下實現(xiàn)周期極化，使周期極化工藝變得復(fù)雜。本文采用摻雜ZnO的方法提高晶體的抗光致散射能力和降低晶體的矯頑場。
　　本文采用最優(yōu)的工藝參數(shù)，利用提拉方法，從中頻加熱爐中生長出無明顯宏觀缺陷、光學(xué)均勻性好的同成

2、份Zn:LiNbO3和Zn:LiTaO3單晶。生長出晶體的尺寸為Φ40×20mm。通過氣相交換平衡(VTE)技術(shù)制備了近化學(xué)計量比鈮酸鋰和鉭酸鋰晶片。
　　X射線粉末衍射實驗結(jié)果表明同成份Zn:LiNbO3和Zn:LiTaO3晶體摻Zn后晶格結(jié)構(gòu)未有變化。對Zn:LiNbO3和Zn:LiTaO3晶體的晶胞參數(shù)進行計算后發(fā)現(xiàn)，晶格常數(shù)隨著ZnO含量的增加而增加。
　　Zn:LiNbO3或Zn:LiTaO3晶體的紫外吸收邊和紅外

3、吸收峰的變化機理也在本文中被討論。分析顯示LiNbO3晶體中摻入Zn2+離子優(yōu)先取代反位鈮(Nb)。當(dāng)ZnO含量達到其閾值濃度后，所有的反位鈮被完全取代，Zn2+離子開始同時占據(jù)正常的鋰和鈮位，形成(4+LiZn-33-NbZn)自補償結(jié)構(gòu)。而對于+LiLiTaO3晶體，當(dāng)摻入ZnO摻雜量小于閾值濃度時，Zn2+首先取代反位鉭(Ta)的位置，當(dāng)超過閾值濃度后Zn2+開始取代正常晶格的Li位。4+Li
　　利用差熱分析測試Zn:Li

4、NbO3和Zn:LiTaO3晶體晶體的居里溫度，發(fā)現(xiàn)當(dāng)ZnO含量低于其閾值濃度時，晶體的居里溫度隨ZnO含量的增加而上升。相反地，當(dāng)ZnO含量達到其閾值濃度后，其居里溫度開始下降。
　　測量了Zn:LiNbO3和Zn:LiTaO3晶體的鐵電性能，自發(fā)極化對ZnO含量變化不敏感。電滯回線測試結(jié)果呈現(xiàn)明顯的不對稱性，即晶體存在內(nèi)場。通過同成份與化學(xué)計量比LiNbO3和LiTaO3晶體的矯頑場和內(nèi)場相比較可以得出，同成份晶體中高的矯頑場

5、和內(nèi)場是由晶體的本征缺陷造成的。晶體的矯頑場和內(nèi)場對ZnO含量的變化十分敏感。
　　利用二波耦合實驗測試了同成份和近化學(xué)計量比Zn:LiNbO3和Zn:LiTaO3晶體的光折變性能，如衍射效率、光折變響應(yīng)時間及擦除時間。實驗結(jié)果表明隨著ZnO含量的增加，晶體的光電導(dǎo)增加，晶體的衍射效率降低，光折變響應(yīng)速度變快，同時擦除時間也縮短。近化學(xué)計量比晶體的衍射效率要低于同成份晶體衍射效率，光折變響應(yīng)時間及擦除時間也小于同成份晶體。

6、　　利用透射光斑畸變法測試了Zn:LiNbO3和Zn:LiTaO3晶體的抗光致散射能力。純的LiTaO3要比LiNbO3晶體抗光致散射能力高二個數(shù)量級。當(dāng)ZnO摻雜進入晶體后，摻雜量低于其閾值濃度時，晶體的抗光致散射能力變化不大。相反地，當(dāng)ZnO摻雜量達到其閾值濃度后，晶體的抗光致散射能力顯著增加，與同成份晶體相比提高了二個數(shù)量級。近化學(xué)計量比鈮酸鋰和鉭酸鋰晶體的抗光損傷性能要明顯優(yōu)于同成份的鈮酸鋰和鉭酸鋰晶體。分析表明光電導(dǎo)是晶體抗光