Photoinduced Effects in Single Crystals of PbO-MoO3 System
Loading...
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Institute of Physics PAS, Poland
Abstract
ENG: Purpose. Photoinduced changes in the optical absorption and dielectric properties of PbMoO4 and Pb2MoO5 crystals are considered. Differences in the manifestation of the photochromic effect in both crystals are associated with differences in their crystal structure. It is assumed that the photodielectric effect in the PbMoO4 and Pb2MoO5 crystals is due to the presence of the same anionic complexes. Methodology. Single crystals of PbMoO4 and Pb2MoO5 were grown in air from melt by the Czochralskii method. High-temperature treatment of the PbMoO4 crystals in air was carried out in a muffle furnace at 1200 K. The annealing time in the experiments varied from 2 to 90 h. Annealing of Pb2MoO5 crystals in vacuum was carried out at 1000 K during 1–2 h. The optical transmission spectra were measured at 295 K on the crystal doubly polished plates using a “Specord M-40” spectrophotometer. The photochromic coloration was observed after irradiation by light of Hg lamp during 2–5 h. Colored samples were returned to the initial state by annealing at 700–800 K in air for 2 h. Permittivity " was measured in the AC field by the four-wire method using a Keysight E4980AL LCR Meter at different frequencies (f = 1–10 kHz) in the temperature interval 290–700 K. Findings. One can assume that the photodielectric effect has the same nature and can be attributed for the common for both PbMoO4 and Pb2MoO5 crystals coordination complexes, i.e., molybdenum–oxygen tetrahedra. The dipole defects contributed to the photodielectric effect can be associated with Mo–O tetrahedra distorted by oxygen vacancy and photoelectrons capture. Hopping of VO through Mo–O tetrahedra vertices is accompanied by re-orientations of dipole moments of (MoO3)- complexes. Originality. Photoinduced changes in optical absorption and dielectric properties of PbMoO4 and Pb2MoO5 crystals are considered. The model of the mechanism of such changes of the power is offered. Practical value. The obtained conclusions will help to predict the influence of the composition of single crystals of acousto-optical materials of this series on their properties of practical value - optical absorption, optical stability..
UKR: Мета. Автори ставлять за мету розглянути фотоіндуковані зміни оптичного поглинання та діелектричних властивостей кристалів PbMoO4 та Pb2MoO5. Відмінності в прояві фотохромного ефекту в обох кристалах пов'язані з відмінностями їх кристалічної структури. Передбачається, що фотодіелектричний ефект у кристалах PbMoO4 та Pb2MoO5 обумовлений наявністю однакових аніонних комплексів. Методика. Монокристали PbMoO4 та Pb2MoO5 вирощували в повітрі з розплаву за методом Чохральського. Високотемпературну обробку кристалів PbMoO4 на повітрі проводили в муфельній печі при 1200 К. Час відпалу в експериментах змінювався від 2 до 90 год. Відпал кристалів Pb2MoO5 у вакуумі проводили при 1000 К протягом 1–2 год. Спектри оптичного пропускання вимірювали при 295 К на кристалічних двополірованих пластинах за допомогою спектрофотометра «Спекорд М-40». Фотохромне забарвлення спостерігали після опромінення світлом Hg-лампи протягом 2–5 год. Забарвлені зразки повертали до вихідного стану шляхом відпалу при 700–800 К на повітрі протягом 2 год. Вимірювання діелектричної проникності в полі змінного струму проводили чотирипровідним методом за допомогою вимірювача Keysight E4980AL LCR на різних частотах (f = 1–10 кГц) в інтервалі температур 290–700 К. Результати. Отримані експериментальні результати дають змогу припустити, що фотодіелектричний ефект в обох матеріалах має однакову природу і його можна віднести до спільних для кристалів PbMoO4 і Pb2MoO5 координаційних комплексів, тобто молібден-кисневих тетраедрів. Дипольні дефекти, які сприяють фотодіелектричному ефекту, можуть бути пов’язані з тетраедрами Mo–O, спотвореними киснем вакансії та захоплення фотоелектронів. Стрибки Vo через вершини тетраедрів Mo–O супроводжується шляхом переорієнтації дипольних моментів комплексів (MoO3)-. Наукова новизна. Розглянуто фотоіндуковані зміни оптичного поглинання та діелектричних властивостей кристалів PbMoO4 та Pb2MoO5. Запропонована модель механізму таких змін властивостей. Практична значимість. Отримані висновки допоможуть прогнозувати вплив складу монокристалів акустооптичних матеріалів даного ряду на їх властивості що мають практичну цінність - оптичне поглинання, оптична стійкість.
UKR: Мета. Автори ставлять за мету розглянути фотоіндуковані зміни оптичного поглинання та діелектричних властивостей кристалів PbMoO4 та Pb2MoO5. Відмінності в прояві фотохромного ефекту в обох кристалах пов'язані з відмінностями їх кристалічної структури. Передбачається, що фотодіелектричний ефект у кристалах PbMoO4 та Pb2MoO5 обумовлений наявністю однакових аніонних комплексів. Методика. Монокристали PbMoO4 та Pb2MoO5 вирощували в повітрі з розплаву за методом Чохральського. Високотемпературну обробку кристалів PbMoO4 на повітрі проводили в муфельній печі при 1200 К. Час відпалу в експериментах змінювався від 2 до 90 год. Відпал кристалів Pb2MoO5 у вакуумі проводили при 1000 К протягом 1–2 год. Спектри оптичного пропускання вимірювали при 295 К на кристалічних двополірованих пластинах за допомогою спектрофотометра «Спекорд М-40». Фотохромне забарвлення спостерігали після опромінення світлом Hg-лампи протягом 2–5 год. Забарвлені зразки повертали до вихідного стану шляхом відпалу при 700–800 К на повітрі протягом 2 год. Вимірювання діелектричної проникності в полі змінного струму проводили чотирипровідним методом за допомогою вимірювача Keysight E4980AL LCR на різних частотах (f = 1–10 кГц) в інтервалі температур 290–700 К. Результати. Отримані експериментальні результати дають змогу припустити, що фотодіелектричний ефект в обох матеріалах має однакову природу і його можна віднести до спільних для кристалів PbMoO4 і Pb2MoO5 координаційних комплексів, тобто молібден-кисневих тетраедрів. Дипольні дефекти, які сприяють фотодіелектричному ефекту, можуть бути пов’язані з тетраедрами Mo–O, спотвореними киснем вакансії та захоплення фотоелектронів. Стрибки Vo через вершини тетраедрів Mo–O супроводжується шляхом переорієнтації дипольних моментів комплексів (MoO3)-. Наукова новизна. Розглянуто фотоіндуковані зміни оптичного поглинання та діелектричних властивостей кристалів PbMoO4 та Pb2MoO5. Запропонована модель механізму таких змін властивостей. Практична значимість. Отримані висновки допоможуть прогнозувати вплив складу монокристалів акустооптичних матеріалів даного ряду на їх властивості що мають практичну цінність - оптичне поглинання, оптична стійкість.
Description
Keywords
optical absorption, dielectric relaxation, lead molybdate, double lead molybdate, оптичне поглинання, діелектрична релаксація, молібдат свинцю, подвійний молібдат свинцю, КФ, КГВФ (ДІІТ)
Citation
Bochkova T. M., Bondar D. S., Trubitsyn M. P., Volnianskii M. D., Volnyanskii D. M. Photoinduced Effects in Single Crystals of PbO-MoO3 System. Acta Physica Polonica A. 2022. Vol. 141, No. 4. P. 400–405. DOI: 10.12693/APhysPolA.141.400.