Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Блистанов А.А. -> "Кристаллы квантовой и нелинейной оптики" -> 146

Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.

Блистанов А.А. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики — М.: МИСИС, 2000. — 432 c.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка): kristllikvantovoynelineynoyfiziki2000.djvu
Предыдущая << 1 .. 140 141 142 143 144 145 < 146 > 147 148 149 150 151 152 .. 164 >> Следующая

395
0,5 %. Сразу после проведения процесса ПЗ величина х находится в интервале существования p-фазы, и это увеличивает потери в волноводе и снижает его характеристики. При отжиге концентрационный фронт протонов размывается и концентрация х снижается, так что волноводный слой, пройдя через двухфазную область х2 > х > хи оказывается в области твердого раствора.
Кроме повышения концентрации протонов процесс ПЗ приводит и к уменьшению концентрации в волноводном слое лития.
Процесс отжига можно разбить на несколько стадий:
I. Волноводные слои Н : LiNbCh до отжига имеют избыток Н+ и недостаток Li\ что создает предпосылки для возникновения Р-фазы Lii-xHxNb03. Отжиг, размывая концентрационный профиль, на первой стадии снижает концентрацию Н+, предотвращая образование р-фазы, что приводит к улучшению характеристик волноводного слоя.
II. Продолжение отжига способствует усилению процессов, связанных с дефицитом П2О, важнейшим из которых является появление фазы LiNbsOe. Причина появления этой фазы объясняется [90] избытком вакансий лития в зоне ПЗ слоя. Стехиометрическую формулу LiNb03 в этом случае можно записать в виде Lii-5*Nbi-xV4x03. Основываясь на полученной ранее [91] зависимости Апе = -1,6Ду, где у-параметр стехиометрии (Li20)^(Nb205)i^, авторы [90] считают, что для у, соответствующего Дпе = 0,12, концентрация вакансий в составе Lii-5xNbi_xV4x03 (включая структурные) оказывается выше 24 %. Этого вполне достаточно для перехода LiNb03 —> LiNb30s. Вторая стадия отжига характеризуется зарождением фазы LiNb30s, которое определяется недостатком Li+ и избытком Уц, возникшими еще в процессе протон-замещения. Эта стадия характеризуется ростом потерь в волноводе [92]. Замечено, что начало зарождения фазы LiNb3Os происходит в области волноводного слоя, характеризующейся величиной Диг =0,037, и по мере снижения Ди, в процессе отжига фаза прорастает к внешней поверхности.
III. Образование LiNb30s резко ускоряется, что связано с испарением Li20. Эта стадия характеризуется резким ростом оптических потерь. Конец третьей стадии совпадает с началом разрушения поверхности.
IV. Образование фазы заканчивается, а процесс разрушения продолжается.
Таким образом, уменьшение потерь в волноводе на начальной стадии связано с уменьшением Ди и размыванием концентрационной ступеньки, а увеличение потерь при дальнейшем отжиге - с образованием фазы LiNb308. Режим отжига следует подбирать с учетом этих обстоятельств. Повышение температуры отжига (> 400...450 °С) ускоряет переход к стадиям III - IV.
396
18.2.1. Диффузионные процессы при ионном обмене Н -> Li в LiNbCb
Уравнение ионного обмена для одномерного случая имеет вид
дС_
dt
д_
дх
D(C)f-
дх
[18.10]
с граничным условием С0(0) = С^+ (0) + Сц+ (0) = const при х = 0 (на поверхности подложки). Здесь:
D,
D(C)=—^ коэффициент интердиффузии;
1-аС
[18.11]
D
н
D
и*
С = С
н*
/Сй
D и D
и*
концентрация протонов;
- коэффициенты диффузии протонов и самодиффузии
н* лития.
Результаты решения [59] уравнения (18.10) показаны на рис. 18.13, из которого следует, что при а -> 1 профиль С(х) приближается к ступеньке. Значения а, близкие к единице, соответствуют большому различию между коэффициентами диффузии протонов и лития. С приближением а к единице рассчитанный по этой модели профиль С(х) стремится приобрести форму ступеньки, однако даже при с/Со а = 0,999 зависимость С(х) имеет заметный «хвост», тогда как экспериментальные зависимости С(х) (рис, 18.14) демонстрируют резкий скачок концентраций и очень близки к ступенчатым.
Различие расчетных и экспериментальных концентрационных профилей объясняется тем, что в модели,
приводящей К выражению Рис. 18.13. Расчетные концентрационные профи-(18.10), не учтено возможное ли с = сJc$ (кривые 1-4) и с - с^ /с0 изменение состава, В ТОМ (кривая 5). Значения а дня соответствующих кри-числе И фазового состава вых равны: 1 - 0; 2 - 0,55; 3 - 0,95; 4 - 0,999; 5 -приповерхностного СЛОЯ в 0,999 [59]
397
с, мол. доли
/,5 й,мкм
Рис. 18.14. Экспериментальные концентрационные профили Сн после протон-
замещения при 225 °С в течение 35 мин [59]
"t
процессе протонного обмена. Так как в процессе ионного обмена состав матрицы изменяется и в близких к поверхности слоях могут возникать новые фазы (например, Lii^HxNb03, ЙЫЬзОв), диффузию Н+ и Li+ в этих слоях можно рассматривать как диффузию в другом материале. Поскольку эти изменения происходят в результате изменения концентрации Н+ и Li+, их можно представить как взаимное влияние диффундирующих компонентов, т.е. как влияние концентраций С + и
Си
зии
на коэффициенты диффу-
?>„ЛС,1+) и D,
н+(Сц+) и Dir(CHt). Тогда коэффициент интердиффузии можно записать [59] в виде
D(C) =
DH+{Cu)
\D„.(Cu ) в.Лсн)
(18.12)
Рис. 18.15. Толщина волноводного слоя d в зависимости от продолжительности процесса протон-замещения ( при температуре процесса 244 °С [87] и концентрации лития в буфере, % (мол.):
для х-среза: 1 - 0; 2 - 0,5; 3 - 1,0; для z-среза: 4-0; 5 - 0,5
Для объяснения полученного экспериментально ступенчатого профиля концентраций предлагается [59] модель, в которой при уменьшении концентрации в поверхностном слое до некоторой критической величины С + происходит резкое повышение D + (при этом влияние С + на D .* незначительно).
Предыдущая << 1 .. 140 141 142 143 144 145 < 146 > 147 148 149 150 151 152 .. 164 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed