探索铈锰系列铌酸锂晶体生长及存储性能研究

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1、哈尔滨工业大学硕士学位论文铈锰系列铌酸锂晶体生长及存储性能研究姓名：许艳波申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：杨春晖20050601摘要本论文采用提拉法系统生长了四种不同【Li]／[Nb]比(0．94，1．05，1．20，1．38)的Ce(O．】mass％)：Mn(O．015mass％)：LiNb03晶体和三种不同掺铟量(1，2，3m01％)的In：Ce(O．1mass％)：Mn(0．015mass％)：LiNb03晶体并对其进行了氧化还原处理。研究[Li]／[^rb]比改变对Ce：Mn：LiNb03晶体和铟的掺杂浓度对In：

2、Ce：Mn：LiNb03晶体的本征缺陷、掺杂离子在晶体中的占位以及对晶体全息存储性能的影响。x．射线衍射结果表明，铈锰系列铌酸锂晶体仍然保持LiNb03晶体原有的晶格结构，说明掺杂离子以取代Li或Nb的方式进入晶体。晶格常数随着[Li]l[r哪o】比的增大而减小，随掺铟量的增加无明显变化规律。通过红外光谱和紫外可见吸收光谱的分析，确定了杂质离子IIl在晶体中的占位情况：掺In量低于阈值浓度时，In离子取代反位铌Nb““：高于阈值浓度时，In离子同时进入正常的Nb位和Li位。差热分析测试结果表明：随[Li]／[Nbl比增大，样品的居里

3、温度升高，但并不成严格的线性关系；随掺铟量的增加居里温度先升高，当掺铟量达到3m01％时又开始下降。测试了铈锰系列铌酸锂晶体的体全息存储性能，包括衍射效率、响应时间、擦除时间等，发现晶体中的[Li]／【Ⅻ]比和掺铟量的变化以及晶体的氧化还原状态都影响晶体的体全息存储性能：[Lil／[Nb]比增大，衍射效率下降，响应时间缩短，动态范围、灵敏度增加，抗光致散射能力增强；随掺铟量的增加，各性能变化规律基本相同，只是在掺铟量达到闽值浓度后，动态范围及灵敏度呈明显的下降趋势。晶体氧化后衍射效率提高，响应时间和擦除时间变长，还原过程与之相反。综

4、上所述，通过选择适当的掺杂离子、掺杂浓度以及晶体中的【Lil／[Nb】，可以调节晶体的体全息存储性能，进而获得性能优良的体全息存储晶体材料。关键词铈锰系列铌酸锂晶体；晶体生长；体全息存储AbstractInthispaper,fourCe(0．1mass％)：Mn(O．015mass％)：LiNb03crystalsvariousLi／Nbratios(0．94，1．05，1．20，t．381andwiththreeIn：Ce(0．1mass％)：Mn(0．015mass％)：LiNb03crystalswithdifferentd

5、opingIn3’level(1，2，3m01％)weregrownbyCzochralskimethod，thentheywereoxidizedandreduced．TheinfluenceofvariedLmanddopingIIl”levelontheintrinsicdefect，locationofdopedionsandholographicstoragepropertiesofthecrystalswereinvestigated．TheresultsshowedthatalltheIn：Ce：Mn：LiNb03cr

6、ystalsho!dtheSo．．n,lelatticestructuresasthepurecongruentLiNb03．ItdemonstratedthatthedopingionsenterlatticebythereplacementofLiorNbiOnS．ThelatticeconstantsdecreasewimtheincreasingofLimmratiosandhavenoobviousruleswiththeincreasingdopingIn”level．Usinginfraredspectraandabs

7、orptionspectra、thelocationofIn”inthecrystalswereconfirmed．andtheloeationmodelwasgiven．matisbeforethedopedconcentrationofInachievesitsthresholdIntakeantisiteNb(／峒OLi)，andwhenthedopedconcentrationofInoveritsthresholdInenterNbNbandLiLisites．TheresultsofthetestofCurietempe

8、ratureindicatedthattheCurietemperatureincreasedwimtheLi小mratioandthedopingIn”level．butwhentheconcenctrationreach3m01％