本文關(guān)鍵詞：相界附近鉭鈮酸鉀晶體的電光響應(yīng)特性及其機理研究

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【摘要】：隨著光通信技術(shù)的飛速發(fā)展,能夠?qū)崿F(xiàn)高速光調(diào)制的電光晶體材料愈加受到人們的關(guān)注并得到了廣泛的研究。鉭鈮酸鉀晶體(KTa1-xNbxO3,KTN)作為一類新型無鉛電光晶體,其在鐵電-順電相界附近的電光性能相當(dāng)優(yōu)異,被認(rèn)為是電光調(diào)制、電光全息存儲等領(lǐng)域的最佳材料。本文主要研究了KTN晶體電光性能的動態(tài)響應(yīng),并結(jié)合極性微區(qū)(Polar nano-region,PNR)的觀察結(jié)果,分析相界附近KTN晶體電光性能頻率和溫度特性的起源,這將有助于探索介觀體系結(jié)構(gòu)-性質(zhì)之間的聯(lián)系,為推動KTN晶體的實用化奠定理論和實驗基礎(chǔ)。首先,采用頂部籽晶助溶劑法成功的生長了高質(zhì)量的KTN晶體,并研究了其基本物理性質(zhì)。利用介電溫譜測量儀系統(tǒng)的研究了KTN晶體的介電性能,并根據(jù)介電反常現(xiàn)象得到了居里溫度、組分和化學(xué)式;考慮到KTN晶體相界附近PNR的存在,分析了其介電性能偏離居里-外斯定律的原因;利用光柵光譜儀表征了KTN晶體400 nm-950 nm范圍內(nèi)的透射和吸收光譜,并通過擬合高吸收區(qū)光譜,得到了KTN晶體的禁帶寬度。然后,系統(tǒng)的研究了KTN晶體的動態(tài)電光響應(yīng)特性。利用折射率橢球推導(dǎo)并描述了順電相KTN晶體的二次電光效應(yīng);搭建了Senamont單光束補償法電光測量系統(tǒng)并對KTN晶體相界附近的有效電光系數(shù)進行了表征,可達(dá)到5.9×10-15 m2/V2以上;考慮相界附近PNR的存在,分析并解釋了電光性能對溫度和外加電場頻率的響應(yīng)特性。不僅如此,PNR還導(dǎo)致了線性與二次電光效應(yīng)的疊加,使得輸出信號波形出現(xiàn)高低峰畸變;為了更好的說明PNR對于電光性能的貢獻機制,建立了一種唯相的理論模型來進一步討論,并很好的解釋了二次電光效應(yīng)輸出波形的高低峰畸變現(xiàn)象。最后,研究了KTN晶體的電致伸縮效應(yīng)和PNR的動態(tài)變化。采用邁克爾遜干涉法系統(tǒng)的測量了KTN晶體電致伸縮性能的頻率特性,與電光性能形成比對;推導(dǎo)了電致伸縮效應(yīng)在電光系數(shù)測量過程中產(chǎn)生的影響,并得到了真實電光系數(shù);從KTN晶體內(nèi)部極化機制出發(fā),分析了相界附近電光、電致伸縮性能的頻率特性來源于固有電矩的取向極化,即PNR;利用偏光顯微鏡觀察了KTN晶體相界附近PNR對溫度和電場頻率的響應(yīng),并據(jù)此對電光、電致伸縮的動態(tài)響應(yīng)測量結(jié)果和分析給予了充分的證明。
【關(guān)鍵詞】：鉭鈮酸鉀晶體 二次電光效應(yīng) 極性微區(qū) 電致伸縮效應(yīng) 疇
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外在該方向的研究進展與分析10-18
• 1.2.1 電光晶體的研究進展10-12
• 1.2.2 鉭鈮酸鉀晶體的生長、結(jié)構(gòu)與相變12-15
• 1.2.3 鉭鈮酸鉀晶體的電光性能研究15-16
• 1.2.4 鉭鈮酸鉀晶體相界附近的極性微區(qū)研究16-18
• 1.3 本論文的主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 鉭鈮酸鉀晶體的基本物理性質(zhì)20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 鉭鈮酸鉀晶體的生長及預(yù)處理20-22
• 2.3 鉭鈮酸鉀晶體的介電性能22-27
• 2.4 鉭鈮酸鉀晶體的透光性能及禁帶寬度27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 相界附近鉭鈮酸鉀晶體的動態(tài)電光響應(yīng)特性30-45
• 3.1 引言30
• 3.2 順電相鉭鈮酸鉀晶體的二次電光效應(yīng)30-34
• 3.2.1 二次電光效應(yīng)的折射率橢球表述31-32
• 3.2.2 鉭鈮酸鉀晶體的二次電光效應(yīng)32-34
• 3.3 單光束補償法電光系數(shù)測量系統(tǒng)34-38
• 3.3.1 實驗測量原理34-37
• 3.3.2 實驗測量系統(tǒng)37-38
• 3.4 相界附近鉭鈮酸鉀晶體的動態(tài)電光響應(yīng)特性38-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第4章 電致伸縮效應(yīng)及極性微區(qū)的觀察與分析45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 鉭鈮酸鉀晶體的電致伸縮效應(yīng)45-51
• 4.2.1 電致伸縮效應(yīng)的測量原理及測量系統(tǒng)45-48
• 4.2.2 鉭鈮酸鉀晶體電致伸縮性能的頻率特性48-50
• 4.2.3 電致伸縮效應(yīng)對電光系數(shù)測量的貢獻分析50-51
• 4.3 鉭鈮酸鉀晶體極性微區(qū)的觀察與分析51-56
• 4.3.1 晶體的內(nèi)部極化機制52-53
• 4.3.2 晶體鐵電疇的觀察方法53-54
• 4.3.3 鉭鈮酸鉀晶體相界附近極性微區(qū)的觀察結(jié)果與分析54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻58-63
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及其它成果63-65
• 致謝65

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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3 王旭平;王繼揚;于永貴;李靜;張建秀;趙洪陽;;提拉法生長立方相KTa_(1-x)Nb_xO_3晶體[J];稀有金屬;2006年06期

本文編號：837762