本文關鍵詞： 鎂鏑鈮酸鋰晶體 缺陷結構 紫外-可見-近紅外吸收光譜 J-O理論 抗光損傷性能　出處：《哈爾濱理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：本文采用提拉法生長了一系列Mg~(2+)離子濃度分別為0、4、5和6 mol%的Mg:Dy:LiNbO_3晶體。對于摻雜不同Mg~(2+)離子濃度后,Mg:Dy:LiNbO_3晶體內(nèi)的缺陷結構、紫外-可見-近紅外吸收光譜以及晶體抗光損傷能力強弱的影響進行了研究。本論文采用電感耦合等離子發(fā)射光譜法(ICP-AES)測試Mg~(2+)離子和Dy~(3+)離子進入LiNbO_3晶體中的實際含量,分析Mg~(2+)離子摻雜濃度對晶體中Mg~(2+)離子和Dy~(3+)離子的實際含量的影響。經(jīng)測試發(fā)現(xiàn),對于摻雜不同濃度Mg~(2+)離子的晶體中,Mg~(2+)離子和Dy~(3+)離子的占位是有差異的。當摻雜Mg~(2+)離子的濃度還未達到其閾值濃度時,Mg~(2+)離子將會以替換4LiNb(10)形成LiMg(10)缺陷結構的形式進入晶體中。而當摻雜Mg~(2+)離子的濃度接近或高于閾值濃度時,4LiNb(10)缺陷結構將會全部被替換,此時Mg~(2+)離子進入晶體后,為了達到電荷平衡,將占據(jù)正常晶格的Li位和Nb位,從而分別形成LiMg(10)和3NbMg-缺陷結構。通過原子力顯微鏡(AFM)來測試Mg:Dy:LiNbO_3晶體的表面形貌。實驗結果表明,Mg(4mol%):Dy:LiNbO_3晶體表面粗糙度的均方根(rms)為14.758 nm,表明Mg:Dy:LiNbO_3晶體的表面形貌是光滑的。根據(jù)紫外-可見-近紅外吸收光譜的測試結果,本實驗中利用J-O理論,分別計算了不同Mg~(2+)離子濃度Mg:Dy:LiNbO_3晶體的J-O強度參數(shù)。結果表明Mg(6mol%):Dy:LiNbO_3晶體的J-O理論強度參數(shù)分別為Ω_2=7.53×10~(-20) cm~2,Ω_4=6.98×10~(-20) cm~2和Ω_6=3.09×10~(-20) cm~2。獲得Mg(6mol%):Dy:LiNbO_3晶體的光譜質(zhì)量因子(X=2.26)要比本文中其他樣品以及已報道其他Dy摻雜晶體高。本實驗選擇光散射曝光能量流閾值法對Mg:Dy:LiNbO_3晶體的抗光損傷性能進行研究與分析,結論為Mg~(2+)的摻雜濃度越高,Mg:Dy:LiNbO_3晶體的抗光損傷能力越強。當Mg~(2+)離子摻雜濃度達到了6mol%,其曝光能量為709.27 J/cm~2,是未摻雜Mg~(2+)離子的Mg-0樣品的320倍。實驗結果表明,在本研究中所生長的一系列Mg:Dy:LiNbO_3晶體的表面光滑且沒有明顯的開裂,其中Mg(6mol%):Dy:LiNbO_3晶體具有較好的光學性能與抗光損傷能力。
[Abstract]:A series of Mg~(2 ions were grown by Czochralski method. 5 and 6 mol% Mg:Dy:LiNbO_3 crystals. For the doped Mg~(2) ions, the defect structure in mg: Dy-: Linbo _ 3 crystal is obtained. The effects of UV-Vis / NIR absorption spectra and the ability of crystal to resist light damage were studied. In this thesis, Mg~(2 was measured by inductively coupled plasma emission spectrometry (ICP-AES). The actual content of ions and Dy~(3 ions entering LiNbO_3 crystals. The effect of doping concentration of Mg~(2) ion on the content of Mg~(2 ion and Dy~(3 ion in crystal was analyzed. For crystals doped with different concentrations of Mg~(2 ions. When the concentration of doped Mg~(2) ions has not reached its threshold concentration. Mg~(2) ions will enter the crystal in the form of replacing 4LiNb10) to form LiMg10) defect structure, and when doped with Mg~(2). When the concentration of ions is close to or higher than the threshold concentration. When the Mg~(2 ions enter the crystal, in order to achieve charge equilibrium, they will occupy the Li and NB sites of the normal lattice. LiMg10) and 3NbMg- defect structures were formed respectively. The surface morphology of Mg:Dy:LiNbO_3 crystals was measured by atomic force microscopy (AFM). The RMS of the surface roughness of Mg(4mol%):Dy:LiNbO_3 crystal is 14.758 nm. It is shown that the surface morphology of Mg:Dy:LiNbO_3 crystal is smooth. According to the results of UV-Vis near infrared absorption spectra, J-O theory is used in this experiment. The J-O intensity parameters of Mg:Dy:LiNbO_3 crystal with different Mg~(2 concentration were calculated respectively. The results show that the J-O intensity parameter of Mg:Dy:LiNbO_3 crystal with different Mg~(2 ion concentration is 6mol). The J-O theoretical strength parameters of Dy1: Linbo _ 3 crystal are 惟 _ 2 ~ (3) 脳 10 ~ (3) ~ (-20) cm~2, respectively. \\\ {\}\\\ {\}\\\ {\}\\\ {\}\\\. Spectral quality Factor X _ (2.26) of Dy10: Linbo _ 3 Crystal. It is higher than other samples and other Dy doped crystals reported in this paper. In this experiment, we selected the light scattering exposure energy flow threshold method for mg: Dy. The light damage resistance of LiNbO_3 crystal was studied and analyzed. Conclusion the higher the doping concentration of Mg~(2 is, the stronger the light damage resistance of mg: Dyw Linbo _ 3 crystal is. When the doping concentration of Mg~(2) reaches 6 mol%. The exposure energy is 709.27 J / cm ~ (2), which is 320 times higher than that of the Mg-0 sample without doping Mg~(2 ion. The surface of a series of Mg:Dy:LiNbO_3 crystals grown in this study is smooth without obvious cracking. Among them, Mg(6mol%):Dy:LiNbO_3 crystal has good optical properties and light damage resistance.
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O734

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