钽铌酸钾锂体载流子迁移性能研究.pdf

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理学硕士学位论文

钽铌酸钾锂晶体载流子迁移性能研究






硕士研究生:李杨
导师:姜永远教授
申请学位:理学硕士
学科:光学
所在单位:物理系
答辩日期:2009 年 6 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index: O437
.: 535


Dissertation for the Master Degree in Science



PHOTOCARRIER TRANSPORT IN POTASSIUM
LITHIUM TANTALATE NIOBATE CRYSTAL









Candidate: Li Yang
Supervisor: Prof. Jiang Yongyuan
Academic Degree Applied for: Master of Science
Speciality: Optics
Unit: Department of Physics
Date of Oral Examination: June, 2009
University: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文
摘要
钽铌酸钾锂晶体是一种性能优异的电控光折变材料,在相变点附近,顺电相
的钽铌酸钾锂晶体具有最大的二次电光系数、衍射效率高、电场响应速度很快,
这些优良的性能使其成为最有前景的电控光折变材料。
正确而完备的材料性能表征是其用于实际器件的重要前提,对于载流子迁移
率的测试,目前已有的实验研究多是通过一些光折变的实验方法进行的。测试系
统比较复杂,有时需要通过测量与其相关的其他参数,间接计算得到其电荷迁移
过程的信息,而并非直接得到材料的载流子迁移率。针对这一问题,本论文的主
要内容就是建立晶体材料载流子迁移率的测量系统,探索 KLTN 晶体载流子迁移
性能与其掺杂元素以及实验条件之间的关系。
本论文采用渡越时间(Time-of-Flight)方法对钽铌酸钾锂及其掺杂晶体的载流子
迁移过程进行研究。论文工作中,根据晶体样品吸收光谱的特点,选择合适波
长、脉宽以及重复频率的脉冲激光器,搭建实验平台,对不同掺杂及浓度的晶体
样品在不同的条件下进行实验,改变取样电阻以及外加电压,分别得到实验数
据;根据理论模型进行数据分析,判断出晶体样品的主要载流子类型,得到载流
子迁移率等电荷迁移过程中的典型值,并对不同条件下的实验结果进行对比分
析,得到结论。
实验结果表明,利用渡越时间(TOF)方法可以测量钽铌酸钾锂晶体材料中的载
流子迁移率,要严格选取合适的测量条件,才能获得准确、可靠的测试结果。改
变实验条件,我们的实验平台可以用于测试其他的晶体样品,适用性很广。从结
果中可以看出,钽铌酸钾锂晶体具有较大的载流子迁移率,掺杂元素以及掺杂量
都对其载流子迁移特性影响较大。

关键词:钽铌酸钾锂晶体;载流子迁移率;渡越时间方法
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哈尔滨工业大学理学硕士学位论文
Abstract
Potassium lithium tantalate niobate K1−yLiyTa1−xNbxO3 (KLTN) single crystal is
promising electro-optic (EO) material for voltage-controlled photorefractive (PR)
applications. KLTN crystal near the Curie temperature seems very promising to be a
material for electroholography applications because of its photorefractive sensitivity,
higher diffraction efficiency and faster photorefractive response time.
The most important premise to application of devices is correct and perfect material
performance expression. Most of carrier mobility resea