纯铌酸锂晶体红外光谱的低温研究解析
铌酸锂单晶的太赫兹光谱及光学常数之间的关系
究 工 作 的 基 础 。Ｔ ｚ时 域 光 谱 技 术 是 通 过 测 量 Ｈ Ｔ ｚ辐 射 脉 冲 的参 考 时 间波 形 Ｙ（）和 经过 样 品 Ｈ ，￡ 后 的信 号波 形 Ｙ（）， 后 对 时 间波形 进行 傅 立 叶 然
变换 ， 到频 域 上 的函数 Ｓ （９ 得 Ｏ）和 Ｓ（ ）， 数学 经
处 理 ， 到 包 含 振 幅 和 相 位 信 息 的 复 透 射 函数 得
（ ．对于 透射 型 时 域 光谱 系 统 ， 简单 的情 况 ） 最
技术 能 够提 供有关 化 合物 结 构 、 型及 环境 等 重要 构 信息 。Ｔ ｚ 谱 在凝 聚态 物理 的研 究 中 ， Ｈ光 占有 重 要 的位 置 ， 成 为红外 光谱 、 将 拉曼光 谱 、 中子衍 射 等
ＬＮ Ｏ ｉｂ 具 有优 异 的 电光 、 光 及 非 线性 光 学 性 能 ； 声 同时生长 工艺 成 熟 、 能稳 定 、 苛 求 使 用 环 境 条 性 不 生， 这使 它在 众 Ⅲ类 比功能 材料 中 占据 重要 地 位
收稿 日期 ： ０ ９—１ ２ ２０ １— ０
示 出相 当重要 的研 究 价值 和应 用前 景 。
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利用 非 线 性 光 学 晶 体 产 生 和 探 测 太 赫 兹
（ Ｈ ） 冲是 Ｔ ｚ时 域 光谱 系统 最 常 用 的方 法 之 Ｔ ｚ脉 Ｈ
光 学常数 的影 响 ， 据 Ｄ ｂｙ近似 模 拟样 品在 低 频 吸 收 边 的吸 收 结 构 系数 。 并利 用光 学 常数 之 根 ｅｅ
2024年铌酸锂单晶市场分析现状
2024年铌酸锂单晶市场分析现状引言铌酸锂单晶是一种重要的无机非线性光学晶体，广泛应用于光通信、激光技术、光电子学等领域。
本文将对铌酸锂单晶市场的现状进行分析。
1. 铌酸锂单晶的特性铌酸锂单晶具有以下重要特性： - 高非线性光学系数：铌酸锂单晶具有较高的非线性光学系数，能够产生较强的二次谐波和三次谐波效应。
- 宽光学透明窗口：铌酸锂单晶在可见光和红外光谱范围内具有较宽的光学透明窗口。
- 良好的热光稳定性：铌酸锂单晶具有较好的热光稳定性，适合高功率激光器的应用。
- 高光学损耗斩波点：铌酸锂单晶的光学损耗斩波点较高，适合制作波长可调的光学器件。
2. 铌酸锂单晶市场规模据市场调研数据显示，近年来铌酸锂单晶市场规模呈现稳步增长的趋势。
这主要得益于以下几个方面的原因：- 光通信行业的发展：随着全球光通信行业的快速发展，对高性能非线性光学晶体的需求不断增加。
铌酸锂单晶作为重要的非线性光学材料，受益于光通信行业的增长。
- 激光技术的应用拓展：铌酸锂单晶在激光技术领域具有广泛的应用，用于制作光学谐振腔、调制器、光学增益介质等器件。
随着激光技术的应用领域不断拓展，对铌酸锂单晶的需求也在增加。
- 光电子学的发展：光电子学领域对高性能光学材料的需求日益增长。
铌酸锂单晶作为光电子学领域的重要材料，应用于光电调制器、光纤放大器等器件中，市场需求较大。
3. 铌酸锂单晶市场竞争态势目前，铌酸锂单晶市场存在着一定的竞争态势。
主要竞争因素包括： - 产品质量和性能：市场上存在着多个铌酸锂单晶制造商，产品质量和性能的差异成为竞争的主要因素。
优质的铌酸锂单晶能够提供更好的光学性能和稳定性，获得更多市场份额。
- 价格竞争：铌酸锂单晶市场上存在着一定的价格竞争。
一些制造商通过降低价格来争夺市场份额，但同时也可能降低产品质量和性能。
- 技术创新：技术创新是铌酸锂单晶制造商保持竞争力的重要因素。
新的制备技术和工艺能够提高产品性能和产能，降低生产成本。
铌酸锂晶体光致吸收的研究
西南大学硕士学位论文铌酸锂晶体光致吸收的研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：光学指导教师：***20100401华中科技大学硕士学位论文“假”的生产及其逻辑——对“华南虎事件”的分析姓名：张斌申请学位级别：硕士专业：社会学指导教师：吴毅20080603摘要“华南虎事件”是2007年公众关注的焦点，本研究起始于这样一个疑问：“华南虎事件”中陕西省有关方面为何要造假？本研究以故事的形式将事件较为完整地呈现出来，通过对事件的参与者陕西省林业厅、地方政府、评审专家、周正龙、官僚系统、网络、傅德志、新闻媒体、国家林业局等在事件中的表现的描述，揭示了他们背后的结构性力量，并由此逐渐呈现出了整个事件的逻辑。
本研究最终将这一逻辑用“体制性造假”来概括。
体制性造假是受到体制逼迫的产物，是地方政府在面临体制的困境时不得不为的选择，而为了达到体制性造假的目的，地方政府又充分利用其所掌握的体制资源和力量来造假，“华南虎事件”讲述的也就是地方政府在体制困境之下如何“趋利避害”的故事。
体制性造假受到网络、媒体、公众等的制约，造假将使政府公信力受损，但造假又不得不为，因此地方政府凭借体制对专家的控制来造假。
为了掩盖造假行为，地方政府对信息加以严格控制。
但对信息的控制遭遇到网络、媒体和专家的挑战，他们既是体制性造假的障碍，又刺激地方政府不断动用体制维护造假。
而意在对造假进行惩处的制度又被体制歪曲，从而变相加剧了体制性造假，这更是一种吊诡。
关键词：体制性造假信息控制行政问责AbstractIn 2007, the public focus on the Controversy of Huanan Tiger, and the doubt of why the local government has to fake spur me to start this disquisition.This paper inextenso narrate the story, throw the characterization of State Forestry Bureau, the local government, officeholder, the public, and the media, indicate the dominator behind them, then gradually get to the logic of the Controversy, and conclude it with "institutional fake".The institutional fake is caused by the unreasonable system, the local government have to fake in the dilemma caused by the system, in order to fake successfully, the local government use all his forces, the Controversy of Huanan Tiger is a story of how the local government fake in the dilemma.The institutional fake is enslaved to the public, the media, the public opinion, the validity would be damaged by the fake, but the local have no choice, so he has to use the experts to help to fake.In order to deceive the public, the local government has to blank off all the information.But now the monopolization of information is challenged by the public, the media. They are the limiting factors of faking but also the accelerating factors, which is self-contradictory.Key Words:The Institutional Fake; Monopolization of Information;the Condemn to Bureaucracy独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
铌酸锂晶体和钽铌酸钾锂晶体光学性质的研究的开题报告
铌酸锂晶体和钽铌酸钾锂晶体光学性质的研究的开
题报告
【摘要】
铌酸锂晶体和钽铌酸钾锂晶体是一类具有优良光学性质的晶体材料，由于具有较宽的透光谱范围、较高的折射率、良好的非线性光学性能等
优点，被广泛应用于激光器、光通信、生物医学领域等。
本研究旨在比
较两种晶体材料的光学性质差异，探究其原理和机制，为其在实际应用
中的优化和发展提供理论指导。
【关键词】铌酸锂晶体，钽铌酸钾锂晶体，光学性质，非线性光学
【研究问题】
铌酸锂晶体和钽铌酸钾锂晶体作为新型晶体材料，其光学性质具有
一定的差异。
如何比较两种晶体材料的光学性质，分析其异同点，并探
索其原理和机制，是本研究需要解决的问题。
【研究方法】
本研究将采用实验和理论相结合的方法，通过测量两种晶体材料的
透光谱、折射率、吸收系数、非线性系数等光学参数，比较其差异和异
同点。
并结合理论分析，探讨其原理和机制。
【预期成果】
通过对铌酸锂晶体和钽铌酸钾锂晶体光学性质的比较研究，预期能
够得到以下成果：
1. 确定两种晶体材料的光学特性差异并分析原因；
2. 探究其闪烁机制和非线性光学机制；
3. 为两种晶体材料的应用提供理论指导。
【研究意义】
本研究对于深入了解铌酸锂晶体和钽铌酸钾锂晶体的光学性质，发掘其在实际应用中的潜力及优化提升具有一定的学术研究价值。
同时，本研究所得到的实验数据和理论分析结果，也可以为相关领域的研究提供参考和借鉴。
纯铌酸锂晶体红外光谱的低温研究
纯锯酸锂晶体红外光谱的低温研究
I丿硕红;阎文博
［摘要］测量了同成分纯锭酸锂的低温红外光谱，发现低遍下規酸锂晶体将会出现位于3200 cm-1左右的新红外吸收峰•研究发现该峰与晶体中的氢离子无关，并且其峰强和峰形都随温度的升高发生复杂的变化•基于上述实验结果，认为该峰应该起源于电子在相邻的小极化子(Nb4+Li)和自由极化子(Nb4+Nb)之间的跃迁•另外，通过拟合发现新红外吸收峰可分解成三个高斯峰,这三峰应归因于能量有细微差别的三种跃迁.
【期刊名称】《物理学报》
【年(卷)，期】2009(058)007
【总页数】5页(P4987-4991)
［关键词］罷酸锂;红外吸收光谱;杂质缺陷
【作者】师丽红;阎文博
［作者单位］弱光非线性光子学材料先进技术及制备教育部实验室，南开大学，天津,300457沃津城市建设学院物理系沃津,300384;河北工业大学材料科学与工程学院天津,300130
【正文语种】中文
【中图分类】其他第58 卷第7 期2009 年7 月1000-
3290/2009/58(07)/4987-05 物理学报
ACTA PHYSICA SINICA Vol.58/No.7f July,2009~2009Chin.Phys.Soc.纯锯酸。
铌酸锂晶体光谱特性的研究
锆铁铌酸锂晶体生长及其光谱性能研究摘要本论文中采用提拉法生长了一系列Zr:Fe:LiNbO3晶体，研究了晶体的生长工艺、结构及光谱性能。
在晶体生长部分中，对晶体生长的工艺参数进行了探索与优化，确定了合理的生长工艺，生长出了质量较好的晶体，并对生长出的晶体进行了极化、切割、抛光等处理。
Fe:LiNbO3晶体由于具有较高的衍射效率和灵敏度而成为最重要的全息存储材料之一。
然而，Fe:LiNbO3晶体仍然存在两点不足之处，即响应时间长和抗光散射能力低。
所以，需要寻找一种响应速度和抗光散射能力优于Fe:LiNbO3晶体的全息存储材料。
我们采用提拉法生长了熔体中[Li]/[Nb]比分别为0.85、1.05和1.38的Zr:Fe:LiNbO3晶体。
X射线衍射测试表明，Zr离子进入晶体后，首先取代反位铌(+4Nb)离LiZr缺陷。
对样品的紫外-可见吸收光谱测试结果表子，占据Li位形成+3Li明，随着[Li]/[Nb]比增加，吸收边逐渐紫移。
在室温下对样品的红外光谱进行了测试，从样品的红外光谱测试结果可以看出，随着[Li]/[Nb]比增加，OH-吸收峰的位置没有发生较大的移动，但吸收峰的强度逐渐减小。
研究结果表明，Zr是一种有效提高Fe:LiNbO3晶体抗光散射性能的掺杂离子。
Zr:Fe:LiNbO3晶体是一种较好的体全息存储材料。
关键词铌酸锂晶体；晶体生长；光谱性能Zirconium Iron Lithium Niobate Crystal Growthand Spectral PropertiesAbstractSeries of Zr:Fe:LiNbO 3 crystals were grown by the Czochralski method. The growth and structure and the optical properties of the crystals were studied.In the part of crystal growth, the technological parameters of crystal growth were explored and optimized ，the reasonable technological parameters were decided and the high quality crystals were grown. The crystals as-grown were processed by poling 、cutting and polishing.X-ray diffraction tests show that, Zr ions into the crystal, the first thing toreplace trans Nb(+4Li Nb ) ions occupy Li-bit form +3Li Zr defects. The defectstructure was analyzed by UV-vis spectroscopy, which shows that the absorption edges shift to the violet with the [Li]/[Nb] ratio increase. The infrared transmittance was measured by a Fourier infrared spectrometer at room temperature. With the [Li]/[Nb] ratio increase, the locations of OH - vibration peaks change slightly, but the intensity of OH - vibration peaks decrease.Zr is a more effective doping element for Fe:LiNbO 3 crystal to improve its optical damage resistance properties. It is proved that Zr:Fe:LiNbO 3 crystal is a good holographic storage material.Keywords Zr:Fe:LiNbO 3 crystal; Crystal Growth; Spectral Properties目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 铌酸锂晶体 (1)1.2 铌酸锂晶体的结构及缺陷 (1)1.2.1 铌酸锂晶体的结构 (1)1.2.2 铌酸锂晶体的本征缺陷 (2)1.2.3 铌酸锂晶体的非本征缺陷 (3)1.3 铌酸锂晶体的掺杂改性 (4)1.3.1 光折变敏感离子掺杂 (4)1.3.2 抗光折变离子掺杂 (5)1.3.3 激光离子掺杂 (5)1.3.4 掺杂离子之间的互补效应 (6)1.3.5 双掺杂铌酸锂晶体的光致变色效应 (6)1.4 本章研究的目的及意义 (7)1.5 本课题研究的内容 (7)第2章锆铁铌酸锂晶体的生长 (8)2.1 引言 (8)2.2 锆铁铌酸锂晶体生长的技术进展 (8)2.3 掺杂离子的选择 (9)2.4 锆铁铌酸锂晶体生长设备装置 (10)2.4.1 提拉法生长晶体 (10)2.4.2 晶体生长设备装置 (10)2.5 铌酸锂晶体生长工艺 (11)2.5.1 温度梯度 (11)2.5.2 晶体的提拉速度 (12)2.5.3 晶体的旋转速度 (13)2.6 锆铁铌酸锂晶体的生长的原料配比 (13)2.6.1 晶体的生长过程 (14)2.7 锆铁铌酸锂晶体的极化处理 (16)2.8 锆铁铌酸锂晶体的加工 (17)2.9 本章小结 (17)第3章锆铁铌酸锂晶X射线衍射 (18)3.2 X射线衍射的基本原理 (19)3.3 X射线衍射的试验结果分析 (20)3.4 本章小节 (22)第4章锆铁铌酸锂红外、紫外光谱测试 (23)4.1 红外吸收光谱 (23)4.2 红外吸收光谱测试结果 (24)4.3 紫外吸收光谱 (25)4.4 紫外吸收光谱测试结果 (27)4.5 本章小节 (29)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录A (43)附录B (57)第1章绪论1.1铌酸锂晶体铌酸锂(LiNbO3，简称LN)晶体是一种重要的人工合成多功能压电、铁电和电光晶体[1]。
大直径掺钕铌酸锂晶体生长及其光学性能研究
表 １中我们 的测试 结果 说 明了随着 钕掺人 浓度 的增 加 大直径 Ｎ ：ｉｂ ， ｄ Ｌ Ｏ 晶体中钕 的分凝 系数 明显减 小 ，这与掺镁铌 酸锂 晶体 中 Ｎ Ｍ 的分凝 系数 随 Ｍ 的掺入 浓度的变化相似 也对钕 的高浓度掺入 ｇ ｇ ， 带 了一定的 困难 。
的红外谱 吸收峰 的形状和位置基本是相 同的 Ｈ ０振动吸收峰都是 一 测定 Ｎ ：ｉｂ ｄＬ Ｏ 晶体 的吸收光谱 的 目的在于确定其吸 收峰的波 Ｎ 位于 ３ ８ｃ － ． ４ ３ｍ － 并且随着钕掺人浓度的增加 Ｈ ０振动吸收峰的位 置 处 一 晒 ㈣ 嘶 ㈣ 长和半高宽 ． 为选择泵浦源提供精确 的实验依据 没有发生任何的变化。根据锂空位模型 ．ｉｂ Ｌ Ｏ 晶体中有两种缺陷 ． Ｎ 一 我们在室温下测量了 Ｌ ：ｄ Ｎ Ｎ 晶体 、Ｎ Ｎ 晶体和 Ｌ ： ｄ 晶体的 Ｌ ：乩 ＮＮ， 。 种是锂空位 （ 缺陷， ｖ） 一种是反位铌 （ ｂ 缺陷目 Ｎ ） 。在锂空位处显一 ｅ电 紫外－ 可见吸收谱。 结果如图 ３ 所示 ， 掺钕的三个样品的吸收谱中吸收峰的 性 ． 易吸引 Ｈ使之 聚集在锂空位附近 。在 Ｎ ：ｉ ｂ ， 它容 ＋ ｄ ＬＮ Ｏ 晶体 中， 钕 位置形状完全一致．与同 成分纯铌酸锂晶体相比．ｄＬ ｂ ， Ｎ ：ｉ Ｏ 晶体的吸收 Ｎ 含量 比较低 的情况下 Ｎ ， ｄ＋ 取代锂并 占据锂 位 ． Ｎｄｕ 以 ￣形式存在 ． 它对 谱具有丰富的吸收峰。从吸收光谱可以看到． 三个样品在 ５９ｍ５８ｍ １ｎ ， ｎ ， ２
Ｈ 排斥作用 ． ＋ 唷 Ｈ 不会聚集于此 ．所 以吸收峰反 映的仍是 聚集在锂空 ５ ９ ｍ，９ ｎ ７ ２ ｍ，５ ｎ ８ ２ｍ，７ ｎ ８４ ｍ，９ ｎ ８ ｎ ５ ８ ｍ，４ ｎ ７ １ｍ，１ｎ ８ ２ ｍ，８ ｎ ８ ６ｍ处有强烈 的 位附近的 Ｏ 振动情况 随着钕含量增加 到一定程度 ． ｄ ＠同时 占据 Ｈ一 ＮＳ ＋ 吸收峰，这是 Ｎ ： Ｎ Ｏ 晶体能够具有激光 陛 ｄＬ ｂ ， ｉ 能的一个有利条件。其中 锂位 和铌位【 ７ ５ 】 。图 所示 ． — Ｈ Ｏ振动吸收峰位置和形状基本一致 ． 我们 ５ ８ ｍ处 的吸收最 强 ，是利用率最高 的泵浦 光波长 。８ ２ ｍ ８ ２ ｍ ９ｎ １ｎ ， ｎ ， ７ 认为 Ｌ ： ｄ￣ Ｎ Ｎ ｏ 晶体、 Ｎ Ｎ ｎ晶体和 Ｌ ： ｄ 晶体 中， ｄ 是一直 占据 ． Ｌ ： ｄ５ ＮＮｌ Ｄ Ｎ３ ＋ ８ ４ ｍ．９ｎ ８ ｎ ８６ ｍ这四个峰值可以采用 锂位 的
铌酸锂晶体行业研究报告
铌酸锂晶体行业研究报告铌酸锂晶体是一种具有重要应用前景的材料，具有广泛的用途和潜在的市场需求。
本文将对铌酸锂晶体行业进行深入研究，探讨其特性、制备方法、应用领域以及市场前景。
第一部分，我们将介绍铌酸锂晶体的基本特性。
铌酸锂晶体具有良好的光学性能和电学性能，例如具有较高的晶体对称性、优异的光学透明性以及较大的电光系数。
这些特性使得铌酸锂晶体在光学器件和光电器件领域具有广泛的应用潜力。
在第二部分中，我们将探讨铌酸锂晶体的制备方法。
目前，铌酸锂晶体的制备方法主要包括溶液法、固相法和熔融法等。
其中，溶液法是最常用的方法，通过调节溶液的成分和浓度，可以控制晶体的尺寸、形状和纯度。
此外，固相法和熔融法也可以制备高品质的铌酸锂晶体。
第三部分将重点介绍铌酸锂晶体的应用领域。
由于其优异的光学和电学性能，铌酸锂晶体在光学器件、光电器件、激光器件、传感器等领域具有广泛的应用。
例如，铌酸锂晶体可以用于制造光纤光学器件、高速光通信器件、光学存储器件等。
此外，铌酸锂晶体还可以用于制造压电传感器、声波滤波器和微波器件等。
最后一部分将探讨铌酸锂晶体行业的市场前景。
随着科技的发展和应用需求的增加，铌酸锂晶体的市场需求也将逐渐增加。
尤其是在光通信、光存储、光电器件等领域，铌酸锂晶体的应用前景非常广阔。
然而，铌酸锂晶体的制备技术和应用技术还存在一些挑战，需要进一步的研究和发展。
铌酸锂晶体作为一种具有重要应用前景的材料，具有广泛的用途和潜在的市场需求。
通过深入研究铌酸锂晶体的特性、制备方法、应用领域以及市场前景，我们可以更好地了解和推动铌酸锂晶体行业的发展，为相关领域的技术进步和经济发展做出贡献。
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纯铌酸锂晶体红外光谱的低温研究3师丽红1 2阎文博31 (弱光非线性光子学材料先进技术及制备教育部实验室, 南开大学, 天津3004572 (天津城市建设学院物理系, 天津3003843 (河北工业大学材料科学与工程学院, 天津300130 (2009年1月20日收到;2009年3月7日收到修改稿测量了同成分纯铌酸锂的低温红外光谱, 发现低温下铌酸锂晶体将会出现位于3200cm -1左右的新红外吸收峰. 研究发现该峰与晶体中的氢离子无关, 并且其峰强和峰形都随温度的升高发生复杂的变化. 基于上述实验结果, 认为该峰应该起源于电子在相邻的小极化子(Nb 4+Li和自由极化子(Nb 4+Nb 之间的跃迁. 另外, 通过拟合发现新红外吸收峰可分解成三个高斯峰, 这三峰应归因于能量有细微差别的三种跃迁.关键词:铌酸锂, 红外吸收光谱, 杂质缺陷PACC :7830G3天津市高等学校科技发展基金(批准号:20070502 , 河北省教育厅科研计划(批准号:2008113 , 天津自然科学基金(批准号:09JCY B JC02400 和河北自然科学基金(批准号:F2009000108 资助的课题.E -mail :yanwenbo @. cn11引言、、光折变及, 其自身机械性能稳定, 且易加工、耐高温、抗腐蚀、原材料来源丰富、价格低廉、易生长成大晶体, 在表面波滤波器、电光调制、电光开关、光波导及其激光器、倍频、高密度信息存储等方面有着广泛的应用前景. 目前, 铌酸锂晶体性能的合理调控始终是国际上光电材料领域的研究热点. 然而, 铌酸锂晶体的性能与其微观缺陷结构密切相关, 调控其性能必须首先清楚地掌握其微观缺陷结构[1].铌酸锂晶体的红外光谱可用于研究晶体缺陷结构. Smith 等人在1968年发现铌酸锂晶体红外光谱中位于3500cm -1附近的氢氧根振动吸收谱[2]. 之后, 人们发现该特征谱对于晶格环境极其敏感. 由于铌酸锂晶体中的氢离子经常出现在缺陷结构的附近进行相应的电荷补偿从而容易与本征缺陷或杂质缺陷形成缺陷集团. 因此, 铌酸锂晶体红外光谱中的氢氧根吸收谱可成为研究缺陷结构的探针[3].除了氢氧根吸收谱, 铌酸锂红外光谱中还包含着许多与缺陷结构相关的重要信息. 在红外光谱的1500—2500cm -1范围内可观测到样品的红外吸收. , 这几个波峰由, 起源于铌酸锂晶体中红外光学声子, 因此, 其可反映晶体的微观缺陷结构. 此外, 在近红外光谱6000—14000cm -1的范围内, 经常会出现半高宽达到几百波数的宽波峰, 这些谱峰是起源于铌酸锂晶体中的各类极化子[4]. 比如12800cm -1谱峰由电子在小极化子Nb 4+Li 间的跃迁引起. 尽管目前关于铌酸锂红外光谱方面的报道已经相当多了, 但前人所获得的数据大都来自室温以及高温下的红外光谱, 而低温下铌酸锂的红外光谱研究目前还比较少. 本文将重点研究名义纯同成分铌酸锂晶体的低温红外光谱. 在本文中将会看到, 低温下铌酸锂晶体将会出现位于3200cm -1左右的新的红外吸收峰.21实验过程本实验所用的光谱仪是由北京第二光学仪器厂生产的W QF 2410傅里叶变换红外光谱仪. 其测量波数范围为400—4400cm -1, 分辨率015cm -1, 波数精度011cm -1, 扫描速度012—215cm -1. 低温控温仪为VAC 2K 1型, 控温精度1K. 采用C50W 型闭循环低温装置制冷, 温度范围10—300K.实验所用样品为名义纯同成分铌酸锂晶片. 该第58卷第7期2009年7月100023290Π2009Π58(07 Π4987205物理学报ACT A PHY SIC A SI NIC AV ol. 58,N o. 7,July ,2009ν2009Chin. Phys. S oc.晶体采用CZ 提拉法从同成分([Li]Π[Nb]=48145Π51155 熔体中生长, 由南开大学光电材料研发中心提供. 我们垂直于c 轴方向将晶体切片, 厚度为110mm , 并将样品表面抛光至光学级, 在傅里叶红外光谱仪上进行测量, 通光方向为c 轴. 测量装置中保温外罩的窗片材料为K Br.首先测量本底光谱, 以做背景. 环境中的水蒸气及其他因素造成的吸收可由本底光谱尽可能消除. 然后进行低温光谱测量. 打开真空泵抽真空, 同时打开闭循环低温装置及控温仪, 以4K Πmin 的平均速率调控降温, 直至温度达到20K. 之后, 缓慢升温至不同温度, 测量样片的红外透射光谱. 在这个过程中, 为了使得到的数据更加可靠, 每次升温至待测温度时, 需稳定4min 才开始测量. 我们分别测量了该样品在20至290K 的温度下的红外透射光谱, 温度间隔为10K. 去除晶片两面反射并考虑其厚度, 可通过红外透射光谱得到吸收光谱.图1常温(290K 以及低温(120K 下纯铌酸锂的典型红外透射谱(插图为氧化处理后纯铌酸锂红外透射谱31结果与讨论图1给出了常温(290K 以及低温(120K 下纯铌酸锂的典型红外透射谱. 我们可以明显地看到两条红外谱线的差异:低温下, 在氢氧吸收峰(3485cm -1 的附近, 大约3200cm -1处出现了一个新的红外吸收峰. 该峰峰宽较大, 大约达到了200cm -1, 与氢氧吸收峰相互重叠. 由于氢氧吸收峰的谱峰较锐,因此可以明显和新的红外谱峰区分开来.那么, 这个新峰到底起源于什么? 下面, 我们先作一简短的讨论. 根据引言中的介绍, 我们知道, 铌酸锂晶体中的红外吸收光谱大致分为三类. 第一类, 电子在振动能级间的跃迁引起的红外吸收, 其谱宽较窄; 第二类, 起源于晶体中的光学声子; 第三类, 电子在晶体中的极化子之间跃迁引起的红外吸收. 我们发现的新峰谱宽较宽, 不太可能起源于氢氧根振动. 另一方面, 铌酸锂中最大波数的光学声子不超过800cm-1, 而我们发现的新峰位于3200cm-1, 距离光学声子的峰位较远, 所以也不太可能与它们有关系. 这样以来, 只剩下一种可能了, 即位于3200cm -1的新峰起源于铌酸锂晶体中的极化子. 由于铌酸锂中已知的两个极化子吸收峰的峰宽都比较宽, 所以, 仅从峰宽来看这种可能比较合理. 然而, 新峰的峰位比较接近氢氧吸收峰, 该峰是否确实与氢离子无关, 另外, , 那其到底起? , , 我们对纯铌酸锂进. 处理时间为6h , 温度为700℃. 经过处理, 晶体中绝大多数氢离子已扩散出晶体. 图1中的插图给出了氧化处理后纯铌酸锂红外透射谱, 显然氢氧吸收峰已经消失, 说明晶体中确实已经没有氢离子. 然而, 我们发现, 在晶体中无氢的情况下, 低温红外光谱中仍然出现位于3200cm -1的红外吸收. 该结果说明新峰的确与晶体中的氢离子无关.为了探寻新峰的起源, 我们研究新红外吸收峰的温度依赖关系. 我们发现该峰的峰强和峰形都随温度发生了明显的变化, 并且其变化相当复杂. 图2(a 给出了新峰从20K 到120K 的光谱谱线. 在这个温度区间内, 新峰的峰强随温度的升高而增强, 而峰形则由单峰峰形逐渐向组合峰峰形过渡. 图2(b 给出了新峰从130K 到190K 的光谱谱线. 在该温度区间内, 新峰的峰强随温度的升高而降低, 直至190K 新峰完全消失. 新峰峰形变化则更为明显, 从150K 以及更高温度的曲线可明显看出新峰不是单峰而是由几个峰组合而成. 值得注意的是, 峰强随温度变化趋势的转变出现在120K. 此外, 在130—140K 的温度范围内, 新峰峰强变化不大, 但峰形变化却非常明显.与晶格振动相关的声子一般具有明显的温度依赖特性, 然而, 前面的讨论已经否定了新峰与光学声子的相关性. 比较合理的可能是新峰起源于晶体中的极化子. 目前, 铌酸锂晶体中已报道的红外类极化8894物理学报58卷图2低温下纯铌酸锂中位于3200cm -1的吸收峰的温度依赖关系(a 温度范围20—120K, 此范围内峰强随温度的升高而增加; (b 温度范围130—190K, 此范围内峰强随温度的升高而降低子有两种:小极化子(Nb 4+Li 和自由极化子(Nb 4+Nb [4].其中, 小极化子是由本征缺陷反位铌离子束缚电子形成的, 自由极化子由正常铌离子束缚电子形成. 产生位于12800cm -1, -1. 那么, . 这方面前人已经做了较多的研究, 结果表明:随着温度的变化, 各类极化子的数量会出现明显的变化, 甚至会消失. Schirmer 等人曾通过研究铌酸锂晶体的可见—近红外吸收光谱随温度的变化趋势探索了晶体中极化子的温度依赖关系[5]. 他们发现, 近红外类极化子常温下是不稳定的, 特别是在生长和氧化态的铌酸锂中它们很难存在. 但是, 在低于120K 的低温下, 近红外类极化子是可以稳定存在的. 联想到新峰峰强随温度升高而降低的起始温度恰好也是120K, 我们认为位于3200cm -1的新峰应该起源于极化子. 然而, 新的红外吸收峰本质上到底是由怎样的电子跃迁引起的呢?K itaeva 等人曾系统研究了极化子对掺镁铌酸锂晶体光学性能的影响, 并从理论和实验两个角度详细讨论了电子在极化子能级上的跃迁[6]. 他们的结果表明, 强还原态掺镁铌酸锂晶体中的红外类极化子比较特殊, 其可以稳定存在于常温下. 并且, 他们还发现在这类晶体的红外光谱中出现了一个宽红外吸收带, 其波数位于2500—3500cm -1. 他们同时认为, 这个吸收带起源于电子在极化子能级上的一种特殊跃迁, 即对应于电子在相邻的小极化子图3140K 低温下新红外光谱峰的拟合结果(Nb 4+Li 和自由极化子(Nb 4+Nb 之间的跃迁. 将这一论点结合到低温红外光谱研究中, 我们认为, 新的3200cm -1红外吸收峰应该与K itaeva 等人发现的宽吸收带有着相同的本质, 即对应于电子在相邻的小极化子和自由极化子之间的跃迁. 由于小极化子位于12800cm -1, 其能级对应于导带下116eV , 而自由极化子位于9600cm -1, 其能级对应于导带下112eV. 而电子在上述两个能级跃迁所吸收的能量大致应为116-112=014eV , 大致对应于3200cm -1. 上述观点从理论上来看也是比较合理的.前面我们提到新的红外谱峰应该是一个组合峰, 而140K 的峰形最具有组合峰特征, 因此我们对该峰进行了拟合处理. 图3给出了该峰的拟合结果. 我们可以看到, 该组合峰能够用三个高斯峰完美拟合, 其中一个分解峰积分面积较大, 位于3274cm -1,98947期师丽红等:纯铌酸锂晶体红外光谱的低温研究图4同成分纯铌酸锂晶体的晶格缺陷结构图而另外两个峰面积较小, 分别位于3250和3223cm -1. 由于三个分解峰的峰位稍有不同, 因此它们应该分别对应能量有细微差别的三种电子跃迁. 图4给出了同成分纯铌酸锂晶体的晶格缺陷结构图.从中可以看到, 反位铌离子近邻有三类正常铌离子A , B 和C . 经过计算, 我们发现B 为最近邻, 01301nm , 而A 和C 稍远一些, 0101337nm. 很显然, B C , (Nb 4+Li到自由极化子(4 别. 因此, 我们可以认为, 新红外谱峰的三个分解峰应该分别对应上述三种跃迁. 其中Nb Li 与B 距离较近, 跃迁概率较大, 所以Nb Li 2B 跃迁应该对应积分面积较大的3274cm -1分解峰;Nb Li 与A 和C 距离较远, 跃迁概率较小, 所以Nb Li 2A 和Nb Li 2C 应该对应积分面积较小的3250和3223cm -1分解峰.反位铌离子作为铌酸锂晶体中的本征缺陷大量存在于同成分铌酸锂晶体中, 然而当晶体的锂组分提高到化学计量比时, 晶体中的反位铌离子将会大幅减少[7]. 那么, 近化学计量比铌酸锂晶体的低温红外光谱将呈现出怎样的形状, 其随温度的变化关系又会如何? 我们将会在后续工作对上述问题中进行系统的研究.41结论在本文中, 红外光谱, -1. . 基于上述实验结果, 我们认为(Nb 4+Li 和自由极化子(Nb 4+Nb 之间的跃迁. 另外, 我们通过拟合发现新红外吸收峰可分解成三个高斯峰, 这三峰应归因于能量有细微差别的三种跃迁.南开大学物理科学学院孔勇发教授为我们实验提供了铌酸锂晶体, 在此表示感谢.[1]G ünter P , Huignard J P 1989Photore fractive Materials and TheirApplications V ols. Ⅰand Ⅱ(S pringer 2Verlag :Heidelberg[2]Sm ith R G, Fraser D B , Denton R T , Rich T C 1968J . Appl .Phys . 394558[3]Cabrera J M , Olivares J , Carrascosa M , Rams J , M üller R , Di éguez E1996Adv . Phys . 45349[4]Schirmer O , Thiemann O , W ehlecke M 1991J . Phys . Chem .Solids 52185[5]K oppitz J , Schirmer O , K uznets ov A I 1987Europhys . Lett . 41055[6]K itaevaG. K h , K uznets ov K A , Penin A N , Shepelev A V 2002Phys . Rev . B 6554304[7]Li X C , K ong Y F , W ang L Z , Liu H D 2008Chin . Phys . B 1710140994物理学报58卷Study on infrared absorption spectra of congruent lithiumniobate crystals at low temperature 3Shi Li 2H ong 12Y an W en 2Bo 31 (The MOE K ey Laboratory o f ATF -W L -NP M , Nankai Univer sity , Tianjin 300457, China2 (Department o f Physics , Tianjin Urban Construction Institute , Tianjin 300384, China3 (School o f Materials Science and Engineering , H ebei Univer sity o f Technology , Tianjin 300130, China(Received 20January 2009; revised manuscript received 7M arch 2009AbstractIn frared absorption spectra of congruent lithium niobate crystals are measured at low tem perature , and a new peak is found at 3200cm -1in the spectra. Results show that this peak has no relationship w ith hydrogen in the crystals and that w ith the increase ofthe tem perature , both the intensity and shape of the peak change in a com plex way. results , wesuggest that the new peak results from the electron trans fer from small (4+ to (5 In addition ,we find that this peak can be decom posed into three G auss peaks to three trans fer processes w ith different energies.K eyw ords :lithium niobate defects PACC :3Project supported by the T echnology Development F oundation of Higher Education Institutions of T ianjin (G rant N o. 20070502 , the Scientific ResearchF oundation of Education Bureau of Hebei Province (G rant N o. 2008113 , the Natural Science F oundation of T ianjin (G rant N o. 09JCY B JC02400 and the Natural Science F oundation of Hebei Province , China (G rant N o. F2009000108 .E -mail :yanwenbo @. cn19947期师丽红等:纯铌酸锂晶体红外光谱的低温研究。