FEATURES OF THE DEFECT STRUCTURE OF A LiNbO3:Cu(0.015 WT.%) SINGLE CRYSTAL

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

By direct alloying of melt with copper oxide, а compositionally uniformity LiNbO 3: Cu (0,015 wt%) single crystal doped with a photovoltaically active copper dopant has been grown. The optical properties of the single crystal have been studied by photoinduced light scattering. The values of the diffusion and photovoltaic fields were calculated for the studied crystals based on the intensity and magnitude of the opening angle of the speckle structure of the photoinduced light scattering. Significant differences in the photoinduced light scattering patterns and in the values of the photoinduced light scattering photoelectric parameters of nominally pure crystals of congruent and stoichiometric compositions and a LiNbO 3: Cu (0,015 wt%) crystal have been found. It has been established that when a congruent lithium niobate crystal is doped with copper cations, the diffusion field increases, the photofoltaic field decreases, and the band gap in the crystal decreases noticeably. In contrast to the crystal of stoichiometric compositions, the photovoltaic mechanism remains the predominant mechanism of photorefraction for crystals of congruent composition and LiNbO 3: Cu (0,015 wt%). Photoinduced light scattering data indicate the presence of a LiNbO 3: Cu (0,015 wt.%) crystal in the band gap high density of small energy levels that increase the effect of photorefraction and electrical conductivity of the crystal.

About the authors

Natalya A. Teplyakova

Tananaev Institute of Chemistry - Subdivision of the Federal Research Centre «Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences»

Email: n.tepliakova@ksc.RUS
Apatity, Russia

Nikolay V. Sidorov

Tananaev Institute of Chemistry - Subdivision of the Federal Research Centre «Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences»

Apatity, Russia

Mikhail N. Palatnikov

Tananaev Institute of Chemistry - Subdivision of the Federal Research Centre «Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences»

Apatity, Russia

References

  1. Buse, K. Infrared holographic recording in LiNbO3:Cu / K. Buse, F. Jermann, E. Krätzig. // Applied Physics A. - 1994. - V. 58. - I. 3. - Р. 191-195. doi: 10.1007/BF00324375.
  2. Теплякова, Н. А. Дефектная структура и фоторефрактивные свойства кристаллов двойного легирования LiNbO3: Fe: Mg и LiNbO3: Fe: Zn / Н. А. Теплякова, Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2018. - № 10. - С. 628-635. - doi: 10.26456/pcascnn/2018.10.628. - EDN YUNXOX.
  3. Arizmendi, L. Photonic applications of lithium niobate crystals / L. Arizmendi // Physica Status Solidi (A). 2004. - V. 201. - I. 2. - Р. 253-283. doi: 10.1002/pssa.200303911.
  4. Gunter, P. Photorefractive materials and their applications. 1 Basic effects / P. Günter, J.-P. Huignard // In: Springer Series in Optical Sciences. - New York: Springer, 2006. - V. 113. - Р. 1-5. 10.1007/0-387-25192-8_1.
  5. Wang, Y. Terahertz generation from Cu ion implantation into lithium niobate / Y. Wang, R. Wang, J. Yuan et al. // Journal of Luminescence. - 2014. - V. 147. - Р. 242-244. doi: 10.1016/j.jlumin.2013.11.032.
  6. Kukhtarev, N.V. Pyroelectric and photogalvanic crystal accelerators / N.V. Kukhtarev, T.V. Kukhtereva, G. Stargell et al. // Journal of Applied Physics. - 2009. - V. 106. - I. 1. - Р. 014111-1-04111-7. doi: 10.1063/1.3159903.
  7. Volk, T. Lithium niobate. Defects, photorefraction and ferroelectric switching / T. Volk, M. Wohlecke.- Berlin: Springer, 2008. - 250 p. doi: 10.1007/978-3-540-70766-0.
  8. Максименко, В.А. Фотоиндуцированные процессы в кристаллах ниобата лития / В.А. Максименко, А.В. Сюй, Ю.М. Карпец. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 96 с.
  9. Горелик, В.С. Оптические свойства кристаллов ниобата лития, легированных ионами меди / В.С. Горелик, М.Н. Палатников, А.Ю. Пятышев и др. // Неорганические материалы. - 2018. - Т. 54.- № 10. - С. 1071-1078. doi: 10.1134/S0002337X1810007X.
  10. Сидоров, Н.В. Лазерная коноскопия и фотоиндуцированное рассеяние света в исследованиях свойств нелинейно-оптического кристалла ниобата лития / Н.В. Сидоров, О.Ю. Пикуль, Н.А. Теплякова, М.Н. Палатников. - М.: РАН, 2019. - 350 с.
  11. Goulkov, M. Photorefractive parameters of lithium niobate crystals from photoinduced light scattering / M. Goulkov, M. Imlau, Th. Woike // Physical Review B. - 2008. - V. 77. - I. 23.- P. 235110-1-235110-7. doi: 10.1103/PhysRevB.77.235110.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

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).