铜掺杂近化学计量比铌酸锂晶体的生长及其性能的研究

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1、哈尔滨理T人学‘T学硕上学位论文铜掺杂近化学计量比铌酸锂晶体的生长及其性能的研究摘要铌酸锂晶体具有优良的电光和光学性能，在体全息存储上具有广泛应用。但同成份LiNb03晶体存在锂空位、反位铌等缺陷，造成载流子陷阱多、空间电荷易被捕获，进而限制该晶体某些领域应用。尽管近化学计量比的晶体比同成份配比的本征缺陷少，但仍然存在摩尔分数为1％的反位铌和摩尔分数为4％的锂空位以及大量的极化子、双极化子、氢离子、局域钛铁矿等缺陷结构。为此，我们选择光折变敏感的铜做为掺杂剂来进一步研究能否降低甚至消除这一不利因素。’本文利用提拉法，采用最优工艺参数，生长出了无包裹物、无开裂、透明、组份均匀

2、、光学均匀性好的掺杂近化学计量比LiNb03晶体。对生长出来的掺杂晶体进行了高温退火、单畴极化及氧化还原等后处理。X射线衍射结果表明，掺入的铜离子替代反位铌(Nb：：)，导致锂空位缺陷变少，晶格畸变变小，随着掺铜量的增加，Cu2+占锂位(Li+)的同时，为了使电荷平衡产生空位并形成CuLi计VLi’使空位数量增加。由晶体紫外一可见吸收光谱推测出：化学计量比LiNb03晶体掺入铜后，Cu矸直接取代并占据Nb位形成反位铌(Nb等)。Cu+取代正常晶格的Li位。晶体红外吸收光谱分析可知，助熔剂法生长的单掺铜铌酸锂晶体均为近化学计量比结构，但在3479cmd处本征缺陷较多，吸收峰比

3、较大，‘偏离化学计量比铌酸锂的程度增大，缺陷结构为Nh4。+．．4(vLi)。，OH‘吸收峰认为是H+在缺陷集团Nb：．OH。．3(V“)’中拉伸振动的结果。二波耦合实验结果表明，单掺铜的化学计量比铌酸锂晶体的衍射效率都比较低，但随着掺铜量的增加，衍射效率逐渐增大，写入时间和擦除时间均减小：通过抗光损伤能力测试可知，随着掺铜量的增加，抗光损伤能力逐渐增强，但增强效果不明显。关键词铌酸锂晶体；近化学计量比；提拉法哈尔滨理T人学T学硕上学位论文StudyontheGrowthandPropertiesofStoichiometricLithiunNiobateDopedwith

4、CuAbstractLithiumNiobateownstheadvantageofelectro—optic，opticalpropertyandeasyofgrowth，lowcost，stableperformanceandSOon，andiswidelyappliedinthevoluneholographicstorage．However，thecompositionofLiNb03crystalde—viatedfromitsstoichiometricratio，theexistenceoflithiumvacanciesandantib—itniobiumd

5、efects，andresultinmanycarriertraps，spacechargeeasilybecapt-ured，whichledtothedisadvantageofcrystalresponsetimeoflong，smallcoup-linggaincoefficientandanti—light-inducedscatteringabilityoflow．Near—stoichiometriccrystalssimultaneouslysolvetheabovedisadvantageandstillexiststheproblemoflowdiffr

6、actionefficiency，SOthatthefieldofpho—torefractivewasrestricted．Inthispaper，usingCzochralskimethodbyaddingcosolventintheoptimu—mprocessparametershasbeengrownthedopednearstoichiometricLiNb03crystalwithoutinclusions，nocracks，transparent，unif-ormcomponentsandop-ticaluniformitywell．Thesecrystal

7、shadbeendealwithinahightemperatureannealing，single—domainpolarizationandafterredoxtreatment．X—raydiffractionresultsshowthattheincorporationofCu2+alternativetoNb：，resultinginfewerdefectsinlithiumvacancies，latticedistortionsbecomesmaller，withtheincreaseinthenumb