Bulk photovoltaic effect in gyrotropic crystals

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effect of optical activity on the linear and circular bulk photovoltaic effect in crystals without a center of symmetry is investigated. It is shown that there is a phase shift of the linear photovoltaic current JL, which is opposite for the right and left crystals, and a modulus change. The circular photovoltaic current JC does not change in phase depending on the amount of optical activity, but depends on absorption and circular dichroism. The dependences of the JL current on the polarization of incident light are calculated, taking into account the optical activity for the right and left crystals Bi12SiO20, Bi12GeO20 and Bi12TiO20 (class 23). Similar JL calculations were performed for the right crystals Pb5Ge3O11 (class 3), La3Ga5SiO14 with impurities of Pr, Fe, Cr and Mn, Ca3TaGa3Si2O14 (class 32), Er(HCOO)3·2H2O (class 222) when light propagates in the direction of the optical axis. Examples of the JC value for Pb5Ge3O11, La3Ga5SiO14 crystals with impurities of Co, Cr, and Fe, as well as α-HgS (class 32), are given. It is shown that consideration of optical activity is necessary when studying the photorefractive effect in crystals.

About the authors

V. M. Fridkin

Shubnikov Institute of Crystallography of the Kurchatov Complex Crystallography and Photonics of the NRC “Kurchatov Institute”

Email: tatgolovina@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119333

T. G. Golovina

Shubnikov Institute of Crystallography of the Kurchatov Complex Crystallography and Photonics of the NRC “Kurchatov Institute”

Email: tatgolovina@mail.ru
Moscow, 119333

A. F. Konstantinova

Shubnikov Institute of Crystallography of the Kurchatov Complex Crystallography and Photonics of the NRC “Kurchatov Institute”

Author for correspondence.
Email: tatgolovina@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119333

References

  1. Греков А.А., Малицкая М.А., Спицына В.Д., Фридкин В.М. // Кристаллография. 1970. Т. 15. Вып. 3. С. 500.
  2. Фридкин В.М. Фотосегнетоэлектрики. М.: Физматгиз, 1979. 264 с.
  3. Sturman B., Fridkin V. The Photovoltaic and Photorefractive Effect in Noncentrosymmetric Materials. Philadelphia: Gordon and Breach Sci. Publ., 1992. 238 p.
  4. Fridkin V.M., Grekov A.A., Ionov P.V. et al. // Ferroelectrics. 1974. V. 8. P. 433. https://doi.org/10.1080/00150197408234118
  5. Chen F.S. // J. Appl. Phys. 1969.V. 40. № 8. P. 3389. https://doi.org/10.1063/1.1658195
  6. Dang Y., Tao X. // Matter. 2022. V. 5. P. 2659. https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.06.011
  7. Fridkin V.M. // Ferroelectrics. 2018. V. 535. P. 32. https://doi.org/10.1080/00150193.2018.1474637
  8. Стурман Б.И. // Успехи физ. наук. 2020. Т. 190. № 4. С. 441. https://doi.org/10.3367/UFNr.2019.06.038578
  9. Pusch A., Römer U., Culcer D., Ekins-Daukes N.J. // PRX Energy. 2023. V. 2. P. 013006. https://doi.org/10.1103/PRXEnergy.2.013006
  10. Cuono G., Droghetti A., Picozzi S. 2024. arXiv:2412.12985v1. https://doi.org/10.48550/arXiv.2412.12985
  11. Петров М.П., Степанов С.И., Хоменко А.В. Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике. СПб.: Наука, 1992. 320 с.
  12. Solymar L., Webb D.J., Grunnet-Jepsen A. The physics and applications of photorefractive materials. Oxford: Clarendon Press, 1996. 495 p.
  13. Шандаров С.М., Шандаров В.М., Мандель А.Е., Буримов Н.И. Фоторефрактивные эффекты в электрооптических кристаллах. Томск: ТУСУР, 2012. 242 с.
  14. Шувалов Л.А., Урусовская А.А., Желудев И.С. и др. Современная кристаллография. Т. 4. Физические свойства кристаллов. М.: Наука, 1981. 496 с.
  15. Федоров Ф.И. Теория гиротропии. Минск: Наука и техника, 1976. 456 с.
  16. Glass A.M., von der Linde D., Negran T.J. // Appl. Phys. Lett. 1974. V. 25. № 4. P. 233. https://doi.org/10.1063/1.1655453
  17. Батиров Т.М. Дис. “Фотовольтаический, фоторефрактивный и фотогистерезисный эффекты в сегнетоэлектриках и пьезоэлектриках” … докт. физ.-мат. наук. Махачкала, 2003. 222 с.
  18. Каминский А.А., Лазарев В.Г., Фридкин В.М. и др. // ФТТ. 1989. Т. 31. Вып. 8. С. 318.
  19. Vridkin V.M., Efremova E.P., Karimov B.H. et al. // Appl. Phys. 1981. V. 25. P. 77. https://doi.org/10.1007/BF00935395
  20. Петров М.П., Грачев А.И. // Письма в ЖЭТФ. 1979. Т. 30. Вып. 1. С. 18.
  21. Лазарев В.Г., Фридкин В.М., Шленский А.Л. // Письма в ЖЭТФ. 1986. Т. 44. Вып. 6. С. 275.
  22. Fridkin V.M., Batirov T.M., Konstantinova A.Th. et al. // Ferroelectr. Lett. 1982. V. 44. P. 27. https://mathus.ru/phys/szf.pdf
  23. Батог В.Н., Бурков В.И., Кизель В.А. и др. // Кристаллография. 1969. Т. 14. Вып. 5. С. 928.
  24. Ribeiro R.M., Fiasca A.B.A., dos Santos P.A.M. et al. // Opt. Mater. 1998. V. 10. P. 201. https://doi.org/10.1016/S0925-3467(97)00164-X
  25. Скориков В.М., Захаров И.С., Волков В.В., Спирин Е.А. // Неорган. материалы. 2002. Т. 38. № 2. С. 226.
  26. Belinicher V.I. // Phys. Lett. A. 1978. V. 66. № 3. P. 213. https://doi.org/10.1016/0375-9601(78)90660-6
  27. Фридкин В.М., Верховская К.А., Каримов Б.Х. и др. // Докл. АН СССР. 1980. Т. 255. № 6. С. 1359.
  28. Калдыбаев К.А., Константинова А.Ф., Перекалина З.Б. Гиротропия одноосных поглощающих кристаллов. М.: ИСПИН, 2000. 294 с.
  29. Белиничер В.И., Стурман Б.И. // Успехи физ. наук. 1980. Т. 130. Вып. 3. С. 415. https://doi.org/10.3367/UFNr.0130.198003b.0415
  30. Esayan S.K., Lemanov V.V., Maksimov A.Y. // Ferroelectr. Lett. 1984. V. 2. P. 93. https://doi.org/10.1080/07315178408200567
  31. Кизель В.А., Бурков В.И. Гиротропия кристаллов. М.: Наука, 1980. 304 с.
  32. Забелина Е.В., Козлова Н.С., Бузанов О.А. // Оптика и спектроскопия. 2023. Т. 131. Вып. 5. С. 634. https://doi.org/10.21883/OS.2023.05.55715.67-22
  33. Константинова А.Ф., Головина Т.Г., Дудка А.П. // Кристаллография. 2018. Т. 63. № 2. С. 218. https://doi.org/10.7868/S0023476118020091
  34. Окорочков А.И. Дис. “Исследование оптической активности низкосимметричных поглощающих кристаллов” … канд. физ.-мат. наук. М.: ИК РАН, 1983. 191 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Note

In the print version, the article was published under the DOI: 10.31857/S0023476125040149


Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).