정비조성 LiTaO3단결정에 대한 열처리 효과

Abstract

Czochralski방법을 사용하여 정비조성(stoichiometric)으로 성장시킨 강유전체 <TEX>$LiTaO_3$</TEX>, 단결정을 <TEX>$1000^{\circ}C$</TEX> 및 <TEX>$1100^{\circ}C$</TEX>에서 각각 열처리하였다. 열처리한 시료와 열처리하지 않은 정비조성 <TEX>$LiTaO_3$</TEX> 단결정에 대하여 전자 상자성 공명(EPR : electron paramagnetic resonance) 실험을 하였다. X-band(9.21 GHz) 전자 상자성 공명 스펙트로미터를 사용하여 얻은 <TEX>$Fe^{3+}$</TEX> 상자성 불순물 이온의 공명 흡수선을 분석한 결과 정비조성 <TEX>$LiTaO_3$</TEX> 단결정내의 <TEX>$Fe^{3+}$</TEX> 상자성 불순물 이온의 위치(site location)와 국소 대칭성(local site symmetry)은 열처리 후에도 변화가 없는 것을 알 수 있었다. 그러나 <TEX>$1000^{\circ}C$</TEX>및 <TEX>$1100^{\circ}C$</TEX>에서 열처리 한 단결정의 경우에는 <TEX>$v$</TEX> 이온이 <TEX>$Fe^{2+}$</TEX> 이온으로 원자가 상태가 바뀌는 것을 화인 하였다. 또한 유효 스핀 하밀토니안을 이용하여 EPR 상수를 계산하였다. Ferroelectric <TEX>$LiTaO_3$</TEX> single crystals, grown by the Czochralski method, were thermally treated at temperature <TEX>$1000^{\circ}C\;and\;1100^{\circ}C$</TEX>. Electron paramagnetic resonance (EPR) study of stoichiometric <TEX>$LiTaO_3$</TEX> and thermally treated <TEX>$LiTaO_3$</TEX> crystals has been investigated by employing an X-band spectrometer. From the <TEX>$Fe^{3+}$</TEX> EPR spectra, it turned out that there is no change of site location and local site symmetry around <TEX>$Fe^{3+}$</TEX> impurity ion between stoichiometric and thermally treated <TEX>$LiTaO_3$</TEX> single crystals. We confirmed that the ionic state of <TEX>$Fe^{3+}$</TEX> ion changed after thermal treatment. The EPR parameters of <TEX>$Fe^{3+}$</TEX> ion in <TEX>$LiTaO_3$</TEX> single crystals are determined with effective spin Hamiltonian.