Электрооптический материал на основе монокристаллического силиката или германата висмута

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистических

Республик в >992617 (63) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 24.04.81(21) 3303171/23-,26 (ф(}М gg з с присоединением заявки ЙоС .30 В 29/22

Государственный комнтет

СССР по делам нзобретеннй.. н открытий (23) ПриоритетОпубликовано 300183.Бюллетень Йо 4

Дата опубликования описания 30.01.83 (%3},УДК 621.315, .592(088 ° 8) (72) Авторы изобретения

t0, Л. Копылов, В. Б. Кравченко, В. В. Куча и Х. "1 . Сббйяв =-.

1 р а

Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники 1

- ... 1,:.! (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ

МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СИЛИКАТА

ИЛИ ГЕРМАНАТА ВИСМУТА

Изобретение относится к электрооптическим монокристаллическим материалам, на основе которых могут быть изготовлены электрооптические элементы устройств управления амплитудой, фазой и направлением светового луча.

Известен электрооптический монокристаллический материал с кубической нецентросимметричной структурой силленита на основе окислов висмута и кремния или германия, который может быть получен в виде крупных мо- . нокристаллов и монокристаллических пленок и обладает линейным электрооптическим эффектом (1 2.

Недостатком указайного материала является высокое полуволновое напряжение, т.е. электрическое напряжение, приложенное к образцу материала, необходимое для создания в нем раз«. ности хода в половину длины волны между двумя ортогонально поляризованными лучами света в образце с единичными размерами вдоль света и вдоль электрического. поля.

Известен также электрооптический . монокристаллический материал со структурой силленита на основе силиката висмута, .содержащий дополнительно

А2 в соотношении соответствующем эмпнРической фоРмУле В 1.И 9Ь, S i )2)

Добавление АХ уменьшает оптическое поглощение в видимом диапазоне спектра, но полуволновое напряжение остается высоким.

Наиболее близок к предлагаемому электрооптический монокристаллический материал с кубической нецентросимметричной структурой.силленита состава В 1в S И о- силикат висмута или В1 16еО в- германат висмута (31.

Недостатком известного материала является высокое полуволновое напряжение, которое на длине волны 633 нм равняется 3900 В для силиката.и

5660 В для германата висмута.

Цель изобретения - уменьшение полуволнового напряжения.

Для достижения поставленной цели электрооптический материал на основе монокристаллического силиката или германата висмута, имеющего кубичес«

:кую нецентросимметричную структуру силленита, дополнительно содержит элемент, выбранный из группы Mg, Са, Бг, Вв при количественном соотношении компонентов, соответствующем эмпирической формуле

В 1.п g< ЙМе зк Ойдо, 992617 где и — S i или Ge

Ме — элемент, выбранный из группы

Mg, Ca, Sr, Ва; х О, 00005-1,2.

Электрооптический элемент, выполненный иэ указанного материала обладает более низким по сравнению с известным (3 3 управляющим напряжением, и может быть выполнен в виде пластинки, стержня, призмы или в виде струк- р туры монокристаллическая эпитаксиальная пленка-подложка. При этом уменьшение управляющего напряжения пропорционально уменьшению полуволнового напряжения электрооптического материала.

Предлагаемый материал получают введением в исходную шихту окислов указанных элементов. При этом количество соответствующих катионов Mg

Са и т,д. в получаемом монокристалле 2О з ависит от коэффициента распределения, т.е. От отношения количества данного катиона в кристалле к Количеству этого катиона в шихт -. Коэффициент распределения зависит от сор-25 та катиона, его концентрации в шихте, способа и режима получения монокристалла.

Пример 1. пихту состава, вес.Ъ: В 120 3 97,602; Si02 2,098 и 30

SrO 0,3 получают, перемешивая указанные окислы, и плавят в платиновом тигле при 950 С. Из полученного расплава методом Чохральского выращивают монокристалл, диаметром 10 мм 356 и длиной 30 мм, состав которого соответствует эмпирической формуле

8111945 5 00902О ПОЛУВОЛНОВОЕ НаПРяже ние полученного монокристалла на длине волны 633 нм и 20Ъ меньше чем у монокристалла состава В i 2 S 102 .

Пример 2, Смесь, содержащую, вес. Ъ: В i20> 96,91 и СаСО> 1,0 растворяют в HN03 и осаждают добавлением в раствор NH40H К полученному осадку добавляют 2,09 вес.Ъ Si02,, после чего смесь Отжигают при 300ОС в течение 1 ч, а затем при 830 С в течение 10 ч ° Из полученной таким образом шихты состава, вес.Ъ: В120З

97,34, S i02 2,1, СаО 0,56, готовят расплав и методом Чохральского выращивают монокристалл диаметром 18 мм и длиной 60 мм, состав которого от55 вечает эмпирической формуле В i<49BS i Cao 90 2ОЛОлУВОЛНОВОЕ НаПРяжение поЛученного монокристалла на длине волны 630 нм на 30Ъ:, а на длине волны 440 нм на 35% меньше, чем у монокристалла состава В 1„S 0 „.

Пример 3. Шихту состава, 60 вес.%: В i 0 96 194; Geo2 3,606 и

MgO 0,3 пйавят в платиновом тигле при 950С C затем расплав со скоростью

2 C/÷ Охлаждают до 9?0 C. При этой температуре на подложку из монокрис- 65

"Галла В! l2 S i 02o методО эпитаксии наращивают ческую пленку, состав ветствует эмпирическо

B „„8®GaMg()2„02() ние в полученной плен ны 633 нм на 25% мень ке состава В i „ Ge0@y.

Пример 4, Ан ру 3 из шихты, содерж

В 0 92,896; Si02 2, выращивают монокрист ку, состав которой со пирической формуле Bi

Полуволновое напряжен монокристаллической п волны 633 нм на 22% м ,пленке состава Bi42 Si

Пример 5. Ана ру 2 из шихты, содерж

B i2O3 97,886; 5 i 02 2, готовят расплав и мет ского выращивают моно которого соответствуе фоРмУле В 44 999В65 1 Ва0,о волновое напряжение п нокристалла на длине меньше, чем у монокри

В i<2 S i 02<.

Как видно из приве ров, предлагаемое реш по сравнению с извест

35Ъ снизить полуволно электрооптических мон ких материалов на осн или герман ат а ви смута венно уменьшить управ ния, требующиеся для э ких элементов, выполи материалов.

Практически. величи напряжения электроопт тов на основе предлar ала находятся на уров напряжений элементов, из ниобата лития-элек материала, выпускаемо ностью. Однако по сра том лития он обладает температурой плавлени то 1200ОC) что значи и удешевляет технолог ления, высокой стойко излучению в видимой о (у ниобата лития при излучением в этой обл возникают локальные и зателей преломления) управления световыми ющими большую числову что связано с кубичес предложенного матери жидкостной онокристалликоторой соотформуле новое напряжее на длине воле. чем в пленогично примеей, вес.Ъ:

04.и И90 5,0, лическую плентветствует эм65 ™9э, 02о. е полученной енки на длине ныне, чем в

2a ° огично примещей, вес.Ъ:

04 и ВаО 0,01, дом Чохральристалл, состав эмпирической д4 0 о . ПОлулученного мо33 нм на 10Ъ талла состава енных примение позволяет

ым (3 ) на 10ое напряжение кристалличесве силиката и соответстяющие напряжектрооптичеснных из этих

ы управляющего ческих элеменемого материе управляющих изготовленных рооптического о промышленнению с ниобаболее низкой (930 С вмесельно упрощает ю его изготовтью к мощному ласти спектра аботе с мощным сти спектра менения покавозможностью учками, имеапертуру, ой структурой а, Формула изобр тения

Электрооптический атериал íà основе монокристалличес ого силиката

992617

1. Патент CUIA 9 3810688 кл. 350-96, 1974.

Составитель В. Безбородова

Редактор Л. Пчелинская Техред М,Надь КорректорiO. Макаренко е

Ю

Заказ 380/33 Тираж 368

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал titttt "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 или германата висмута, имеющего кубическую нецентросимметричную структуру силленита, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения полуволнового напряжения, он допол,нительно содержит элемент, выбранный из группы Ид, Са, Sr Ва при количественном соотношении компонентов„ соответствующем эмпирической формуле 12-2)(э и t где R - Si или Ge;

Me - элемент, выбранный из группы Mg, Са, Sr, Ва; х 0,00005-1,2.

Источники информации, приня=ые во внимание при экспертизе

2, Ноп 5. Е. ас а!. Transport

processes of photolnduced carriers

:in 8 i S l Ohio. - ".J. App I. Phys", 1973, 44, а б, 2652.

3. Aldr l ch .R. Е, at el. Е lectr ical and opticat propertus of 8iq Sl0