RuドープLiNbO_3結晶における不揮発性ホログラムの記録機構の研究

Ru掺杂LiNbO_3晶体非易失性全息图记录机理研究

基本信息

批准号：
16760033
负责人：
藤村隆史
金额：
$ 2.37万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

近年我々が開発した不揮発性ホログラム記録材料であるRu:Fe:LiNbO_3結晶は、(1)高い記録感度、(2)可視光領域でのゲートと記録が可能、(3)定着時のホログラム消去率が小さい、などメモリー材料として魅力的な特徴を有している。一方でこれまでの記録機構では説明のつかない現象も見つかっており、従来とは異なる新しい記録機構によって不揮発性ホログラムが記録されている可能性が示唆されている。本研究ではこのRu:Fe:LiNbO_3結晶におけるフォトリフラクティブ特性及び記録機構を明らかにし、新しい不揮発記録機構のモデル化と、この材料系のさらなる性能改善を目的とした。以下に、本研究で得られた成果をまとめる。1.Fe添加量の異なるRu,Fe:LiNbO_3結晶における吸収スペクトルの考察から、Feは結晶成長後ほぼすべてがイオン化されFe^<3+>の状態でLiNbO_3中に存在する。2.定着時の消去率の小さい要因は、Ruに起因している。3.光誘起吸収変化の起源は、室温で長い寿命を持っていることからスモールポーラロン由来ではなく、不純物準位などのトラップ準位が由来となっている。4.波長530nm付近に見える吸収ピークは光起電力効果に関与していないことから、この吸収はRuの結晶場遷移と考えられる。5.ホログラム記録感度、最大屈折率変化量は、Feの添加量に強く依存し、添加量が多ければ多いほど、感度も屈折率変化も大きくなる。6.RuO_2:0.18wt.%,Fe_2O_3:0.15wt.%添加したLiNbO_3結晶において記録感度0.12cm/JとダイナミックレンジM/#=0.53(厚さ0.5mm)を得ることができた。これは記録波長633nmにおいて現在最も高い記録感度である。

Ru:Fe:LiNbO_3晶体是我们近年来开发的非易失性全息记录材料，具有（1）高记录灵敏度，（2）能够在可见光区域进行选通和记录，以及（3）全息擦除率它作为记忆材料具有吸引人的特性，例如尺寸小。另一方面，已经发现一些无法用传统记录机制解释的现象，这表明非易失性全息图可以通过新的记录机制来记录。在本研究中，我们阐明了这种Ru:Fe:LiNbO_3晶体的光折变特性和记录机制，旨在模拟一种新的非易失性记录机制并进一步提高该材料系统的性能。本研究获得的结果总结如下。 1.考虑不同Fe添加量的Ru,Fe:LiNbO_3晶体的吸收光谱,我们发现晶体生长后几乎所有的Fe都被离子化,并以Fe^<3+>态存在于LiNbO_3中。 2、定影时擦除率低的原因是Ru。 3.光引起的吸收变化的根源不是来自小极化子，而是来自陷阱能级，例如杂质能级，因为它们在室温下具有很长的寿命。 4.由于在530 nm波长附近可见的吸收峰与光伏效应无关，因此该吸收被认为是Ru的晶体场跃迁。 5.全息记录灵敏度和最大折射率变化强烈依赖于Fe的添加量；添加量越大，灵敏度和折射率变化越大。 6.在掺杂RuO_2：0.18 wt.%和Fe_2O_3：0.15 wt.%的LiNbO_3晶体中，我们能够获得0.12 cm/J的记录灵敏度和M/#=0.53（厚度：0.5 mm）的动态范围。这是目前记录波长633nm下的最高记录灵敏度。