C轴取向的LiNbO3薄膜的光学特性
Swati Shandilya a, Anjali Sharma a, Monika Tomar b, Vinay Gupta a,*
a 物理和天铁物理系，德里大学，德里-110007，印度
b米兰达女子学院，德里大学，德里 110007，印度
摘要
C-轴取向铌酸锂（LiNbO3晶体）薄膜被沉积到外延匹配（001）蓝宝石基
板采用脉冲激光沉积技术。的薄膜的结构和光学特性已分别使用的X-射线衍（XRD）和紫外 - 可见光谱研究。拉曼光谱已被用来研究的c轴取向LiNbO3薄膜的光学声子模和缺陷电影。 XRD分析表明在所生长的LiNbO3薄膜，这是由
于压力的存在铌酸锂晶体和蓝宝石之间的晶格失配小。折射率（n =2.13在640 nm处）（006）铌酸锂晶体薄膜的要稍低一些相应的体积值（N =2.28）。各个负责在从相应的（006）LiNbO3薄膜的折射率的偏差的因素散装讨论和值的偏
差的主要原因是，由于存在晶格收缩沉积膜中的应力。
关键词光学特性脉冲激光沉积薄膜铌酸锂
1.引言
铌酸锂（LiNbO3）
铌酸锂（LiNbO3晶体）是一个巨大的技术材料光学器件的利息。大量的文献可在铌酸锂单晶等领域的基础研究和应用研究，其优异的光学性能的晶体沿观察c轴[1-3]。铌酸锂单晶的已知表现出通用的非线性光学性质，因此它继续是一个极好的材料，各种光子的应用，如频率转换器，光开关，光调制器，多路复用器等人[4-7]。在他们的薄膜是有利的批量对应不同的设备应用程序。了解是众所周知的发挥了重要的作用的薄膜的折射率实现的光学设备，并且即使一个小的变化在其值会影响其应用。铌酸锂晶体薄膜的折射率通过各种工人使用紫外可见光谱进行了测量和光导波技术。对于声光和电光器件的制造，这是非常重要的研究的光学与c轴取向的LiNbO3薄膜的性能的。几个报告的c轴取向LiNbO3薄膜的生长电影使用各种沉积技术[8,9]，正在努力连续主要集中向增长的各种基板上包括，外延匹配蓝宝石，硅，熔融石英等蓝宝石衬底上已用于LiNbO3薄膜的沉积影片由不同的工人光学器件的应用，因为其低折射率和相似的晶体结构，尽管小晶格失配和较低的热膨胀系数差在比较的LiNbO3 [2]。Shibata等。成长外延铌酸锂晶体薄膜的（001）和（110）蓝宝石晶体脉冲激
光沉积法[10]。他们报告说，化学计量从李丰富的铌酸锂薄膜只能存放中得到的目标（与Li / Nb的= 2），和李缺陷相asdeposited陶瓷靶，铌酸锂薄膜的制备Li/Nbb2。高频（460-810 MHz）的表面声波（SAW）器件，已经实现了利
用LiNbO3/sapphire层状结构[10]。笕等。 [11]已经报道了外延生长的铌酸锂晶体薄膜的α-Al2O3衬底上用脉冲激光沉积技术。氧自由基的量的控制由改变激光能量密度的源，其影响Li浓度的沉积铌酸锂晶体薄膜。光学财产的脉冲激光沉积（0012）织构铌酸锂晶体薄膜（001），研究了SiO2基板使用光导波技术和一个较小的值的折射率（ηTE= 2.144和ηTM= 2.036）散装铌酸锂相比已被报道[12]。 schwyn等。 [1]沉积铌酸锂晶体薄膜的外延匹配的蓝宝石衬底
上射频溅射技术和效果的射频功率（50到100 W）上的折射率（= 2.302至
2.260和ne = 2.100到2.200）进行了研究。折射率脉冲激光沉积铌酸锂晶体薄膜也被认为是大大受加工参数，并从2.43下降到2.21增加氧气压力从
1×10-5〜5×10-2毫巴和从2.07增加至2.28，增加激光能量密度为0.5〜2.5 J/cm2的[13]。据悉，拉曼光谱法是一种灵敏的工具识别的膜质量和膜中存在的缺陷，并因此光学声子模式的研究是非常重要的[14,15]。
在我们较早的工作拉曼光谱已用于研究缺陷存在于c轴取向LiNbO3薄膜沉积在在硅衬底[16]。然而，很少关注向（006）的铌酸锂的拉曼光谱分析中给出薄膜沉积在蓝宝石衬底外延匹配。在目前的工作中c轴取向LiNbO3晶体薄膜的生长外延匹配（001）的蓝宝石基板上。结构和LiNbO3薄膜的光学性质的研究已被使用X-射线衍射，紫外 - 可见分光光度计和拉曼光谱。分散在c轴取向LiNbO3薄膜的折射率膜已经研究了随波长的光的单个振荡器模型
2.详细实验步骤
LiNbO3薄膜（001）蓝宝石衬底上沉积脉冲激光沉积（PLD）技术。薄膜生长在（001）
13.3Pa的蓝宝石单晶在700℃的衬底温度下氧压采用Nd：YAG激光（III 10 Surelite;品牌：连续流，USA）的波长266纳米（第4次谐波）。高致密的陶瓷光盘（1英寸直径。）的铌酸锂晶体含有过量5％对Li2O已准备使用常规的固态反应途径，并用作靶铌酸锂薄膜沉积。目标的细节准备报道[16]。聚焦的激光束短脉冲具有的脉冲宽度为10 ns的形式和重复速率为10 Hz的时间是在45°的角度入射在靶表面上。使用3 J cm-2时的能量密度的激光脉冲。薄膜沉积在100％氧气氛中，在压力为13.3宾夕法尼亚州将基板保持在距离25 mmfrom靶表面。所沉积的晶体结构和晶格参数膜进行了研究，使用X-射线衍射（XRD）技术，使用布拉格布伦塔诺（θ-2θ）扫描的X-射线衍射仪（Bruker 公司D8发现），Cu靶辐射（λ= 1.54056Å）。膜厚度为采用DEKTAK150表面轮廓仪（品牌：Veeco公司）。
紫外 - 可见光谱（品牌：Perkin Elmer公司，型号：LAMDA35）已被用来研究LiNbO3薄膜的光学性能的膜。 LiNbO3薄膜的结晶质量和相的纯度沉积在蓝宝石衬底上一直使用拉曼光谱研究在后向散射几何一致的INNOVA氩离子激光偏振光源（λ=514.5nm的）和分析使用一个Jobin Yvon公司T64000光谱仪配备了电荷耦合设备。
3.结果与讨论
3.1。c轴取向LiNbO3薄膜的X射线衍射（XRD）和拉曼光谱研究
C轴取向LiNbO3薄膜沉积厚度约0.6微米的外延匹配（001）使用的蓝宝石基板上脉冲激光沉积技术。生长LiNbO3薄膜被认为是透明的，均匀且牢固地粘附到基板上。
