锂铌比对双掺铟铁铌酸锂晶体性能的影响

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该论文生长了四种不同[Li]/[Nb]比的In:Fe:LiNbO<,3>晶体并研究了[Li]/[Nb]比的改变对In:Fe:LiNbO<,3>晶体的本征缺陷、掺杂离子在晶体中的占位以及对晶体光折变性能的影响.采用提拉法系统生长了四种[Li]/[Nb]比变化(0.946,1.05,1.20,1.38)的In(1 mol﹪):Fe(0.03mass﹪):LiNbO3晶体.对In:Fe:LiNbO<,3>晶体进行了氧化还原处理.X-射线衍射结果表明,In:Fe:LiNbO<,3>晶体仍然保持LiNbO<,3>晶体原有的晶格结构,说明掺入的In和Fe是以取代Li或Nb的方式进入晶体.晶格常数随着[Li]/[Nb]比的增大,先变大,后变小.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In在晶体中的占位情况,并提出了In离子在晶体中的占位模型:掺In量低于阈值浓度时,In离子取代反位铌NbLi;高于阈值浓度时,In离子同时进入正常的Nb位和Li位.发现随着[Li]/[Nb]比的提高,LiNbO<,3>晶体中In的阈值浓度下降,在[Li]/[Nb]=1.20的In:Fe:LiNbO<,3>晶体中In的阈值浓度小于1mol﹪,大大低于同成分In:Fe:LiNbO<,3>晶体中In的阈值浓度(~3mol﹪).测试了In:Fe:LiNbO<,3>晶体的体全息存储性能,包括衍射效率、响应时间、擦除时间以及抗光致散射能力等,发现晶体中的[Li]/[Nb]比的变化以及晶体的氧化还原状态都影响In:Fe:LiNbO<,3>晶体的体全息存储性能:[Li]/[Nb]比增大,衍射效率下降,响应时间缩短,抗光致散射能力增强;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.综上所述,通过选择适当的掺杂离子、掺杂浓度以及晶体中的[Li]/[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.
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