Введение к работе
Актуальность темы. Ниобат лития (LiNb03) относится к классу материалов, широко применяемых в оптоэлектронике, голографии, лазерной физике из-за существования в этом кристалле целого ряда нелинейно- и электрооптических эффектов (таких, как фоторефрактивный, фотоволь-таический, эпектрооптический, пироэлектрический и др.) [1-4]. В тонкослойных контактных системах металл-сегнетоэлектрик-металл (МСМ) эти явления не только имеют существенные особенности, а и могут даже определяться свойствами приповерхностной (приэлектроднбй)-ббласти кристалла [2]. В частности, существование внутреннего поля в несимметричной (с разными металлами) сэндвичной системе МСМ приводит к появлению неклассического пироэлектрического отклика (так называемый динамический пироэффект [4]). В связи с этим актуальным является исследование влияния контактных явлений на фотогальваническйй и пироэлектрический отклики кристалла, на его электрооптические и термоэлектрические свойства. Изучение фотоотклика в системе МСМ также представляет интерес с точки зрения разработки широкополосных приемников излучения.
-Цель работы - исследование фотоэлектрического отклика в легиро
ванном кристалле LiNb03 с электродами из различных металлов. В" задачу
входило изучение величин вкладов различных фото- и термойндуциро-
ванных механизмов ЭДС в несимметричной - системе металл-
сегнетоэлектрик-металл в зависимости от таких факторов, как концентра
ция примеси железа в кристалле ниобата лития, геометрий образца и ма
териалов электродов, а также возможности использования термостимули-
рованной ЭДС для регистрации излучения. '
Научная новизна работы. В диссертационной работе впервые рассмотрены следующие вопросы:
исследован фртоотклик в легированных кристаллах ниобата лития с разными электродами, включающий в1 себя медленную компоненту, обусловленную наличием термостймулированной ЭДС, пропорциональный температуре кристалла;
-исследована зависимость величины термо-ЭДС в легированных кристаллах ниобата лития с электродами из различных металлов от геометрии образца и концентрации примеси; для описания данного явления предложена термоэлектретная модель системы металл-сегнетоэлектрик-металл (МСМ);
предложено использовать термоэлектретный отклик системы МСМ для регистрации инфракрасного излучения в области инфранизких частот модуляции;
-предложен новый критерий качества Для сегнетоэлектриков, включающий в себя кроме чувствительности и динамический диапазон, что позволяет более полно оценивать характеристики пироэлектрических материалов для использования в приемниках излучения.
Практическая ценность работы связана с расширением сферы применения детекторов излучения, использующих нетрадиционные механизмы термоиндуцированных токов -и обладающих рядом преимуществ перед обычными тепловыми приемниками излучения' (например, 'высокой чувствительностью для излучения с ифранизкими частотами модуляции). Исследование природы фото- и--термо-ЭДС в системе металл-сегнетоэлектрик-металл позволяет определить основные характеристики приемников излучения, а также оптимизировать технологические условия получения образцов.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в работах [1 - 16] и докладывались на: Second International Students Congress of Asia-Pasific Region Countries (Vladivostok, 1997); XI Международной Вавиловской конференции по нелинейной оптике (г. Новосибирск, 1997);. II Международной конференции "Проблемы транспорта Дальнего Востока" (г. Владивосток, 1997); Международном симпозиуме "Принципы и процессы создания неорганических материалов" (г. Хабаровск, 1998); Краевой научной конференции "Физика: Фундаментальные исследования, образование" (г. Хабаровск, 1998); XXXVIII Международной научной студенческой конференции "Студент и научно-технический прогресс" (г. Новосибирск, 2000); семинаре лаборатории "Люминесценции и спектроскопии" под руководством.проф",. Е.Ф. Мартыновича (ИрГУ, г. Иркутск); ежегодных научно-технических конференциях и семинарах в ХГПУ, ХГТУ и ДВГУПС (г. Хабаровск).
Резкая спектральная зависимость квазистационарного фотоэлектрического отклика в легированных кристаллах UNb03 с электродами из различных металлов обусловлена наличием фотогальванического эффекта и термостимулированной ЭДС, пропорциональной температуре кристалла.
Электродинамическая модель термостимулированной ЭДС, как элек-третного эффекта, обусловленного релаксационной диффузией примесей в поле контактной разности потенциалов на границах раздела металл-сегнетоэлектрик, согласуется с экспериментальными зависимостями величины ЭДС от концентрации примеси, температуры и геометрии кристалла.
3. Термоэлектретный эффект в легированных кристаллах LiNb03 с
электродами из различных металлов перспективен для.регистрации излу
чения широкого спектрального диапазона с инфранйзкими частотами мо
дуляции. Обнаружительная способность детектора определяется джонсо-
новскими шумами, для опытного образца порог чувствительности дости
гает 10'5Вт. - '
Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит введение, четырехглавы, заключение и список литературы. Общий объем работы составляет 112 страниц, включая 37 рисунков, 1 таблицу и библиографию из 106 наименований.
