絶縁性結晶におけるドーパントの電荷状態の制御:Tiドープサファイアの事例研究【JST・京大機械翻訳】

Kravchenko L. Yu.; Fil D. V.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202202763258480 整理番号：22P0211376

絶縁性結晶におけるドーパントの電荷状態の制御:Tiドープサファイアの事例研究【JST・京大機械翻訳】

Control of charge state of dopants in insulating crystals: Case study of Ti-doped sapphire

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発行年： 2020年11月20日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2020年11月23日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

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ドープした絶縁結晶における電荷状態と種々の点欠陥の濃度の制御機構を研究した。この手法は,密度汎関数理論計算に基づいている。高性能指数(FOM)のTiドープサファイア結晶を得る問題に適用した。与えられた試料のFOMは,Ti:サファイアレーザの作動周波数における吸収係数に対するポンプ周波数における吸収係数の比として定義される。FOMは,Ti ̄3+-Ti ̄4+対の濃度に対する孤立Ti ̄3+イオンの濃度に比例していると考えられる。一般的に,この比は,欠陥の熱力学的平衡濃度が到達する温度に依存する比例係数を持つTi ̄4+分離置換欠陥の濃度に逆比例することを見出した。ある場合には,Ti ̄3+-Ti ̄4+とTi ̄4+の濃度間の逆比例が破れる可能性があると主張した。正に(負の)荷電欠陥を形成する共ドーパントは,主ドーパントにより形成された正に荷電した欠陥の濃度を減少させる(増加)ことを示した。共添加の効果を評価するためには,孤立欠陥だけでなく共ドーパントにより形成された欠陥錯体も考慮することが重要であった。特に,Ti:サファイアの窒素との共ドーピングは,Ti ̄4+の濃度の本質的な増加とFOMの減少をもたらし,その結果,窒素またはその化合物の存在下での成長またはアニーリングは,Ti:サファイアレーザ結晶の生成に不利であった。開発したアプローチは,必要な特性を有するドープ結晶を得るための適切な成長およびアニーリング条件の決定に使用できる。【JST・京大機械翻訳】

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光化学一般 , 酸化物の結晶成長

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