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《化学计量比linbo_3晶体的激光显微拉曼光谱研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第53卷第7期2004年7月物 理 学 报Vol.53,No.7,July,2004100023290P2004P53(07)P2270205ACTAPHYSICASINICAn2004Chin.Phys.Soc.3化学计量比LiNbO3晶体的激光显微拉曼光谱研究1)•1)2)1)3)1)1)孙敦陆 仇怀利 杭 寅 张连瀚 祝世宁 王爱华 殷绍唐1)(中国科学院安徽光学精密机械研究所,合肥 230031)2)(中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201821)3)(南京大学固体微结构物理国家重点实验室,南京 210093)(2003年6月4日收到;2003年12月13日收到
2、修改稿) 对用助熔剂提拉法生长的近化学计量比LiNbO3晶体进行了激光显微拉曼光谱测试分析,与同成分LiNbO3晶-1体相比较,A1(TO)与E(TO)模的谱线数目、频率基本不变,验证了LiNbO3晶体属置换式固溶体的结论.738cm处拉曼振动峰(A1(LO)模)的相对强度随晶体中Li2O含量的增加发生了明显的变化,在两种掺杂晶体中,此振动峰已-1经消失.根据Li空位模型,从占位和结构上进行了分析讨论.在152和872cm处拉曼振动峰半高宽随晶体中LiPNb的增大而变窄,对二者关系进行了线性拟合,利用拟合公式可根据拉曼振动峰半高宽计算晶体中的LiPNb值.关键词:化学计量比,
3、拉曼光谱,线性拟合,半高宽PACC:6170R,7830,8110F11引言LiNbO3晶体具有压电、铁电、电光和非线性光学特性,是一种优良的多功能材料,主要用于制作各种不同功能器件,已在光电子等领域获得了广泛应用.目前商业上使用的主要是同成分LiNbO3晶体(CLN晶体),然而近十几年来,科学研究发现化学计量比LiNbO3晶体由于晶格完整,以及许多改进的物理参数,有利于提高现有器件的性能,并很有可能开拓新的应用领域.因此,化学计量比LiNbO3晶体是目前功能晶体材料研究的一个热点.LiNbO3在室温下是铁电晶体,属钙钛矿型三方6晶系,点群为3m(C3v),空间群为R3c(C3
4、v).由畸变的[LiO6]和[NbO6]八面体构成,二者在C3轴方向以面连接,其结构示意图如图1所示.阳离子在C3轴方向按Nb,Li,空位,Nb,Li,空位,⋯排列,Li,Nb不图1LiNbO3晶体结构示意图在畸变八面体位置的中心,而是沿C3轴向上向下发生了位移,形成电偶矩,呈现自发极化.如图1所长键(NbAO(4),NbAO(5),NbAO(6)),键长为01211nm,示,在[NbO6]八面体中,有三个Nb—O短键在[LiO6]八面体中,有三个Li—O短键(LiBO(7),(NbAO(1),NbAO(2),NbAO(3)),键长为01189nm,三个LiBO(8),LiBO
5、(9)),键长为01207nm,有三个Li—O长3国家自然科学基金(批准号:59832080)资助的课题.•E2mail:dlsun@aiofm.ac.cn7期孙敦陆等:化学计量比LiNbO3晶体的激光显微拉曼光谱研究2271[1]键(LiBO(10),LiBO(11),LiBO(12)),键长为01224nm,光源的聚焦透镜共焦,从而保证了较高的采集效率且八面体中Li—O和Nb—O键都部分呈现共价性.和分辨率.因LiNbO3晶体具有各向异性,方向对拉根据群论分析计算得知,它在Γ点光学振动模的分曼振动峰的相对强度和半高宽有较大影响,所以本类为4A1+5A2+9E,其中A1模和E
6、模是拉曼2红实验采用偏振测量.测量中入射光全部垂直于晶体外活性的,A2模是非拉曼和非红外活性.A1和A2的(0001)面,所有测量都在室温下进行,偏振配置为[2]Z(YX)…Z.谱线如图3和图4所示.模非简并,E模为二度简并.通过选择不同配置,可将A1模和E模区分开.[3,4]CLN晶体的拉曼光谱已进行了广泛的研究.本文将对用助熔剂提拉法生长的化学计量比LiNbO3晶体的拉曼光谱进行分析讨论,阐明其中LiPNb的变化及掺入杂质Mg,Zn后对晶体拉曼振动峰的数目、频率、半高宽和相对强度等的影响.通过拉曼光谱的变化进一步讨论LiNbO3晶体结构的变化.21实验用助熔剂提拉法成功生长
7、的4种近化学计量比图3 室温下CLN,SLN11和SLN19三种晶体在偏振配置为LiNbO3晶体,其中在掺入浓度为11和19mol%助熔Z(YX)…Z时激光显微拉曼光谱图剂K2CO3熔体中生长出的晶体分别简称为SLN11,SLN19,在K2CO3浓度为11mol%熔体中掺入2mol%MgO,2mol%ZnO生长出的晶体分别简称为MgO∶SLN,ZnO∶SLN以及CLN晶体.将上述5种晶体分别将X2Y基准面定出后,全部垂直于Z轴切割并双面抛光,直径为20mm,厚度为1mm.图4 室温下CLN,
