Published August 2005 | Version v1
Journal article Metadata-only

Effect of ion radiation on electrical properties of lithium niobate single crystals doped by MgO

Creators

  • 1. Tomskij Politekhnichskij Univ., Tomsk (Russian Federation)

Description

The influence of MgO impurity on efficiency of conducting layers formation in LiNbO3 crystals under ion bombardment was investigated. High purity LiNbO3 (LN) and MgO:LiNbO3 (MLN) single crystals were irradiated by Ar+ ions with energy of 150 keV and fluence 1016 ions/cm2. Ion irradiation results in increase of surface conductivity of LiNbO3 crystals of all the investigated compositions more than by 6 orders. The opportunity of optical and electric properties change of LN by heat treatment in oxidation-reduction conditions was established. It is revealed, that there is a critical concentration of impurity [Mg]C=6 mol.% when physical properties of lithium niobate are significantly changed. The conductivity of ion-irradiated layers of LN and MLN crystals is of electronic nature. The basic mechanism of charge transfer in LiNbO3 crystals with [Mg] < [Mg]C is the hopping of charge carriers on the localized states. In crystals with [Mg] > [Mg]C the conductivity is connected probably with carriers exited in nonlocalized states

Abstract (Russian)

Исследовано влияние примеси MgO на эффективность процесса формирования проводящих слоев под действием ионной бомбардировки. Кристаллы чистого LiNbO3 (LN) и LiNbO3 с примесями MgO (0-10 мол. %) (MLN) были облучены ионами Ar+ с энергией 150 эВ флуенсом 1016 ион/см2 при комнатной температуре. В результате облучения имеет место рост поверхностной проводимости σs более чем на 6 порядков. Резкое изменение электропроводности ионно-облученных кристаллов и энергии активации происходит при достижении концентрации примеси [Mg]C, равной критической (6 мол. %). Исследовано влияние окислительно-восстановительных условий термической обработки на проводимость ионно-модифицированных слоев кристаллов ниобата лития. Выявлено, что проводимость облученных слоев носит электронный характер. Для кристаллов с [Mg] < [Mg]C основным механизмом переноса заряда являются прыжки носителей по локализованным состояниям. В кристаллах с [Mg] > [Mg]C проводимость связана с носителями, возбужденными в делокализованные состояния

Additional details

Additional titles

Original title (Russian)
Действие ионного облучения на электрические свойства кристаллов ниобата лития, легированных MgO

Publishing Information

Journal Title
Poverkhnost'. Rentgenovskie, Sinkhrotronnye i Nejtronnye Issledovaniya
Journal Issue
no.8
Journal Page Range
p. 94-96
ISSN
1028-0960

INIS

Country of Publication
Russian Federation
Country of Input or Organization
Russian Federation
INIS RN
38029582
Subject category
S36: MATERIALS SCIENCE;
Descriptors DEI
ACTIVATION ENERGY; ANNEALING; ARGON IONS; CHEMICAL COMPOSITION; CONCENTRATION RATIO; DOPED MATERIALS; ELECTRIC CONDUCTIVITY; KEV RANGE 100-1000; LITHIUM COMPOUNDS; MAGNESIUM OXIDES; MONOCRYSTALS; NIOBATES; PHYSICAL RADIATION EFFECTS; TEMPERATURE DEPENDENCE; TEMPERATURE RANGE 0400-1000 K
Descriptors DEC
ALKALI METAL COMPOUNDS; ALKALINE EARTH METAL COMPOUNDS; CHALCOGENIDES; CHARGED PARTICLES; CRYSTALS; DIMENSIONLESS NUMBERS; ELECTRICAL PROPERTIES; ENERGY; ENERGY RANGE; HEAT TREATMENTS; IONS; KEV RANGE; MAGNESIUM COMPOUNDS; MATERIALS; NIOBIUM COMPOUNDS; OXIDES; OXYGEN COMPOUNDS; PHYSICAL PROPERTIES; RADIATION EFFECTS; REFRACTORY METAL COMPOUNDS; TEMPERATURE RANGE; TRANSITION ELEMENT COMPOUNDS

Optional Information

Notes
7 refs., 2 figs., 1 tab.