Universität Osnabrück, Graduiertenkolleg Mikrostruktur oxidischer

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62 UNIVERSITÄT OSNABRÜCK, FACHBEREICH PHYSIK durch entsteht eine sehr große Modulation gefüllter und leerer Störstellen. Entwickelt wird das Hologramm durch homogene Beleuchtung bei Raumtemperatur. Die modulierte Störstellendichte führt zu einer modulierten volumenphotovoltaischen Stromdichte und damit zu einem Raumladungsfeld. Viele Kristalle, z. B. BCT, zeigen keinen oder nur einen schwachen volumen-photovoltaischen Effekt. Dies führt dazu, dass die erreichbaren Beugungswirkungsgrade fixierter Gitter sehr klein sind. In BCT konnte durch Anlegen eines äußeren elektrischen Feldes während des Entwickelns der Beugungswirkungsgrad beträchtlich erhöht werden. Die Situation ist dabei ähnlich wie beim gewöhnlichen holographischen Aufzeichnen, wobei der Kristall inhomogen beleuchtet wird und anfangs die Ladungsträger homogen verteilt sind. Während des Entwickelns des thermisch fixierten Gitters ist die Beleuchtung homogen, und die Löcherspender und -fänger sind inhomogen verteilt. Daher führt homogene Beleuchtung zu einer räumlich modulierten Leitfähigkeit, und Drift- und Diffusionsfelder entstehen. Der resultierende Beugungswirkungsgrad steigt quadratisch mit dem äußeren elektrischen Feld. Es wird eine Theorie entwickelt, die sowohl die Umverteilung von Löchern in den tiefen Zentren über das Valenzband als auch eine Wanderung positiv geladener Ionen berücksichtigt. Diese Theorie beschreibt die Fixier- und Entwicklungsprozesse sehr gut. Anpassung an die experimentellen Ergebnisse liefert für die Ionen bei 50 °C folgende Parameter: Dichte wandernder Ionen 8.1 x 10 16 cm -3 , ionische Leitfähigkeit 6.1 x 10- 13 (Ωcm) -1 , Beweglichkeit der Ionen 4.7 x 10- 11 cm 2 V -1 s -1 . In BCT lassen sich Hologramme in wenigen Sekunden fixieren, die dann für einige Stunden erhalten bleiben. Eine Anwendung als Zwischenspeicher ist also denkbar. Literatur [1] Ch. Kuper, R. Pankrath, H. Hesse, „Growth and Dielectric Properties of Congruently Melting Ba1-xCaxTiO3 Crystals“. Appl. Phys. A 65, 301 (1997). [2] K. Buse, „Light-Induced Charge Transport Processes in Photorefractive Crystals I: Models and Experimental Methods“. Appl. Phys. B 64, 273 (1997). [3] C. Veber, „Defektstrukturen und lichtinduzierte Umladungen in Ba0.77Ca0.23TiO3:Fe“. Diplomarbeit, Fachbereich Physik der Universität Osnabrück (1998). [4] G. I. Malovichko, Fachbereich Physik der Universität Osnabrück, private Mitteilung (2000). [5] A. Mazur, C. Veber, O. F. Schirmer, Ch. Kuper, H. Hesse, „Light-Induced Charge-Transport Processes in Photorefractive Ba0.77Ca0.23TiO3 Doped with Iron“. J. Appl. Phys. 85, 6751 (1999). [6] Ch. Kuper, K. Buse, U. van Stevendaal, M. Weber, T. Leidlo, H. Hesse, E. Krätzig, „Electrooptic and Photorefractive Properties of Ferroelectric Barium-Calcium-Titanate Crystals“. Ferroelectrics 208, 213 (1998). [7] U. van Stevendaal, K. Buse, H. Malz, H. Veenhuis, E. Krätzig, „Reduction of Light-Induced Refractive-Index Changes by Decreased Modulation of Light Patterns in Photorefractive Crystals“. J. Opt. Soc. Am. B 15, 2868 (1998). [8] S. Loheide, H. Hesse, E. Krätzig, K. H. Ringhofer, „ Photorefractive Properties of Tetragonal Potassium-Tantalate-Niobate Crystals“. Optical Materials 2, 65 (1993). [9] C. Medrano, E. Voit, P. Amrhein, P. Günter, „Optimization of the Photorefractive Properties of KNbO3 Crystals“. J. Appl. Phys. 64, 4668 (1988). [10] G. Pauliat, P. Mathey, G. Roosen, „Influence of Piezoelectricity on the Photorefractive Effect“. J. Opt. Soc. Am. B 8, 1942 (1991). [11] S. Shandarov, „Influence of Piezoelectric Effect on Photorefractive Gratings in Electro-Optic Crystals“. Appl. Phys. A 55, 91 (1992). [12] G. S. Trofimov, S. I. Stepanov, „Time-Dependent Holographic Currents in Photorefractive Crystals“. Sov. Phys. Solid State 28, 1559 (1986). Eigene Publikationen • U. van Stevendaal, K. Buse, H. Malz, H. Veenhuis, E. Krätzig, „Reduction of Light-Induced Refractive- Index Changes by Decreased Modulation of Light Patterns in Photorefractive Crystals” . J. Opt. Soc. Am. B 15, 2868 (1998). • N. Korneev, D. Mayorga, S. Stepanov, H. Veenhuis, K. Buse, C. Kuper, H. Hesse, E. Krätzig, „Holographic and Non-Steady-State Photocurrent Characterization of Photorefractive Barium-Calcium Titanate“. Opt. Commun. 160, 98 (1999). • H. Veenhuis, K. Buse, E. Krätzig, N. Korneev, D. Mayorga, „Non-Steady-State photoelectromotive Force in Reduced Lithium Niobate Crystals”. J. Appl. Phys. 86, 2389 (1999).
GRADUIERTENKOLLEG MIKROSTRUKTUR OXIDISCHER KRISTALLE 63 • J. Neumann, M. Röwe, H. Veenhuis, R. Pankrath, E. Krätzig, „Linear Electrooptic Coefficient r42 of Tetragonal Potassium-Tantalate and Barium-Calcium-Titanate“. phys. stat. sol. (b) 215, R9 (1999). • N. Korneev, D. Mayorga, H. Veenhuis, K. Buse, E. Krätzig, „Dynamic Bulk Photovoltaic Effect in Photorefractive Barium-Calcium Titanate“. J. Opt. Soc. Am. B 16, 1725 (1999). • S. Bernhardt, P. Delaye, H. Veenhuis, D. Rytz, G. Roosen, „Photorefractive Two-Beam-Coupling Characterization of a Barium-Calcium-Titanate Crystal“. Appl. Phys. B 70, 789 (2000). • H. Veenhuis, T. Börger, K. Peithmann, M. Flaspöhler, K. Buse, R. Pankrath, H. Hesse, E. Krätzig, „Light- Induced Charge-Transport Properties of Photorefractive Barium-Calcium-Titanate Crystals Doped with Rhodium“. Appl. Phys. B 70, 797 (2000). • H. Veenhuis, T. Börger, K. Buse, C. Kuper, H. Hesse, E. Krätzig, „Light-Induced Charge-Transport Properties of Photorefractive Barium-Calcium-Titanate Crystals Doped with Iron“. J. Appl. Phys. 88, 1042 (2000). • N. Korneev, H. Veenhuis, K. Buse, E. Krätzig, „Thermal Fixing of Holograms and their Electrical Development in Barium-Calcium-Titanate Crystals“. J. Opt. Soc. Am. B, zur Veröffentlichung eingereicht Konferenzberichte • H. Veenhuis, K. Buse, E. Krätzig, N. Korneev, D. Mayorga, „Dynamic Bulk Photovoltaic Effect“. OSA Trends in Optics and Photonics Volume 27, Advances in Photorefractive Materials, Effects, and Devices, 219-223 (1999). Vorträge 24.04.1998 „Non-Steady-State Photocurrent Characterization of Photorefractive Barium-Calcium- Titanate Crystals“, Instituto Nacional de Astrofisica, Optica y Electronica, Puebla, Mexiko 22.03.1999 „Messungen zum lichtinduzierten Ladungstransport in eisendotierten Barium-Calcium- Titanat-Kristallen“, Frühjahrstagung der DPG, Münster 22.03.1999 „Charakterisierung eines eisendotierten Barium-Calcium-Titanat-Kristalls mit Hilfe nichtstationärer Photoströme und holographischer Methoden“, Frühjahrstagung der DPG, Münster 29.06.1999 „Dynamic Bulk Photovoltaic Effect“, Seventh Topical Meeting on Photorefractive Materials, Effects and Devices, Elsinore, Dänemark Auslandsaufenthalte 01.03.1998-30.04.1998 02.11.1998-05.12.1998 Instituto Nacional de Astrofisica, Optica y Electronica, Puebla, Mexico 18.10.1999-17.11.1999 Laboratoire Charles Fabry de l’Institut d’Optique, Orsay, Frankreich Besuchte Lehrveranstaltungen Ringvorlesung des Graduiertenkollegs Seminar „Projekte der Elektrooptik“ Kolloquium des SFB 225
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