Cristal de tantalate de lithium et son application - 03

1.3 Dopage du cristal de tantalate de lithium

Différents domaines ont des exigences différentes quant aux propriétés des cristaux de tantalate de lithium. Lorsqu'ils sont utilisés pour préparer des dispositifs de stockage d'informations holographiques à haute densité et de grande capacité _, les cristaux de LiTaO 3 doivent avoir d'excellentes propriétés photoréfractives. En raison de la particularité de la structure cristalline du LiTaO ₃ , ses propriétés physiques peuvent être ajustées par dopage, par exemple le dopage photoréfractif largement utilisé. Les ions photoréfractifs dopés dans les cristaux LiTaO ₃agissent comme des centres photoréfractifs et ionisent les électrons libres ou les trous sous la lumière pour participer à la construction du champ électrique spatial, et ainsi renforcer l'effet photoréfractif du cristal. Cette méthode de dopage nécessite que la longueur d’onde d’absorption des ions dopants dans le cristal corresponde à la longueur d’onde réellement requise. Les ions dopants doivent exister dans deux états d’oxydation en même temps dans le cristal, agissant respectivement comme porteur et comme piège. Lorsque les deux états d’oxydation se transforment l’un en l’autre, des électrons ou des trous sont générés. À l'heure actuelle, le fer, le manganèse, le cuivre, etc. sont couramment utilisés pour le dopage photoréfractif, et le fer présente les meilleures performances. Des études de suivi ont montré que le chrome, le cobalt et le nickel avaient peu d'effet sur les propriétés de stockage du cristal LiTaO ₃.

Quand LiTaO ₃cristaux sont utilisés dans d'autres domaines optiques, il faut faire un dopage anti-photoréfractif qui nécessite que le dopant soit stable en valence pour réduire le centre photoréfractif du cristal. Zhang Guoquan a découvert grâce à l'étude des éléments du groupe de transition qu'un état de valence unique et une structure à coque complète sont des conditions nécessaires pour les ions dopants anti-photoréfractifs. Le tableau 4 montre les structures de la couche électronique externe de plusieurs ions.

Tableau 4.  Valences possibles et structures de coque externe des ions résistants aux photodommages