Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка):
9.6.4. Получение регулярных доменных структур
СКАНИРОВАНИЕМ ПО КРИСТАЛЛУ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ
Этим способом могут быть получены РДС с высокой воспроизводимостью параметров структуры и с расстоянием между стенками до нескольких микрон [7, 8, 63, 64]. Это делает метод перспективным для получения РДС, применимых для нелинейно-оптического взаимодействия в условиях квазифазового синхронизма. Относительным недостатком метода являются его технологическая сложность и высокая стоимость используемой аппаратуры. Основным материалом для получения РДС методом сканирования по кристаллу электронным лучом служат кристаллы ниобата лития. Метод состоит в том, что по отрицательной стороне монодоменной пластины z-среза ниобата лития (подложке) сканируют электронным лучом. Источником электронного луча может служить электронная пушка микроскопа типа JSM-840. Другая, положительная, сторона подложки заземляется. Высокое электросопротивление ниобата лития (р = 2-1011 Ом-см) не позволяет растекаться заряду по объему кристалла, и заряд локализуется в приповерхностном слое глубиной около 3 мкм (рис. 9.35). Между подложкой и областью наведенного заряда возникает разность потенциалов, приводящая к переполяризации. Плотность заряда в приповерхностном слое определяется величиной тока электронного луча и скоростью перемещения его по поверхности кристалла (ско-
216
Рис. 9.35. Схема образования заряда при электронном сканировании по отрицательной стороне моио-доменной пластины 2-среза ниобата лития [64]:
1 - электронный луч; 2 - разность потенциалов; 3 - заземленная подложка; 4 - кристалл ниобата лития; 5 — область электрического заряда
Шктронный луч
Of лает злектричвскои заря/а
кристалл nuefe/пг j литил
Г
1
Размоет»
мтенциало/
\
Заземленная
подложка
Рис. 9.36. Регулярная доменная структура периодом 3 мкм [64]
Рис. 9.37. Островковая доменная структура [64]
рость сканирования). При ускоряющем напряжении 30 кВ для получения РДС на ниобате лития оптимальными можно считать токи порядка 10 9 А и скорости сканирования 300...700 мкм/с. Таким способом удается получать РДС с периодом до 3 мкм (рис. 9.36). При меньших периодах доменные стенки «срастаются» так, что домены представляют собой не полосы, а отдельные островки (рис. 9.37).
9.7. ДИСЛОКАЦИИ И ПЛАСТИЧНОСТЬ КИСЛОРОДНО-ОКТАЭДРИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛОВ
Дислокационная структура кислородно-октаэдрических кристаллов оказывает существенное влияние на рабочие характеристики кристаллических оптических элементов. Распределение дислокаций в кристалле влияет на его оптическую однородность, доменную структуру, степень униполярносги и структуру точечных дефектов. Темпе-
217
ратурный интервал пластичности кислородно-октаэдрических кристаллов относительно узок (не превосходит сотни градусов ниже температуры плавления). Это объясняется сложностью структуры, большими векторами трансляции и, следовательно, высокими энергиями дислокаций. Низкая пластичность кристаллов объясняет тот факт, что в формировании дислокационной структуры кристаллов большую роль играют не напряжения, возникающие в процессе охлаждения кристалла, а факторы, формирующие дислокационную структуру в процессе кристаллизации. Такими факторами являются: наследование дислокаций из затравки, возникновение дислокаций на фронте кристаллизации из-за несоответствия параметров решетки вследствие концентрационной неоднородности (в полосах роста, ячеистой структуре и др.).
Наиболее полно дислокационная структура и пластичность исследованы на кристаллах ниобата лития (HJI). Было показано [65], что создание перетяжек приводит к уменьшению плотности дислокаций более чем на порядок. Дислокации в HJI стремятся располагаться
[66] вдоль направлений типа [01 1 0] и [ 1 2 1 0]. Впоследствии это было подтверждено методом рентгеновской топографии [67, 68]. Исследование распределения фигур травления на плоскости кристалла HJI, перпендикулярной оси роста, показало, что наибольшая плотность фигур травления возникает в областях срастания пирамид роста, образуемых гранями ромбоэдра {101 2}. В результате распределение фигур травления имеет симметрию, характерную для расположения областей срастания граней ромбоэдра [69]. В кристаллах с выпуклым фронтом кристаллизации области с наименьшей плотностью фигур
травления располагались вблизи рисок <10 1 0>. Для кристаллов с вогнутым фронтом кристаллизации области с наименьшей плотностью фигур травления повернуты на 60 град вокруг оси z. Это объясняется формированием при выпуклом фронте кристаллизации системы пирамид роста {10 1 2}, а при вогнутом - {1012}, развернутых друг относительно друга на 60 град. В этих экспериментах ямки травления отождествляются с дислокациями, однако работа [69] не содержит прямых доказательств этого соответствия. Наблюдаемые фигуры травления могут быть связаны как с выходами дислокаций, так и с другими дефектами, в частности, с дефектами, образующими ячеистую структуру, или микродоменами. Ямки фигур травления ок-тагональной формы наблюдались в кристаллах ниобата бария-стронция (НБС). Эти ямки идентифицировались как микродомены [70]. Однако тот факт, что число этих ямок не изменяется после моно-доменизации, позволяет считать, что они связаны с дислокациями. Впоследствии такие же ямки рассматривались как вытравливание выходов краевых дислокаций [71]. Методом избирательного травления выявлены дислокации в кристаллах ниобата бария-натрия [1, 7].
