RBS-channeling, ERDA and XRD study of lithium tantalate modified by annealed proton exchange (APE)

0040313 - ÚJF 2007 RIV NL eng J - Journal Article
Macková, Anna - Salavcová, L. - Špirková, J. - Groetzschel, R. - Eichhorn, F.
RBS-channeling, ERDA and XRD study of lithium tantalate modified by annealed proton exchange (APE).
[Studium tantaličnanu lithného modifikovaného protonovou výměnou metodami RBS-kanálování, ERDA a rentgenovské fluorescence.]
Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section B. Roč. 249, 1-2 (2006), s. 339-342. ISSN 0168-583X. E-ISSN 1872-9584
R&D Projects: GA AV ČR(CZ) KJB100480601
Institutional research plan: CEZ:AV0Z10480505
Keywords : RBS-channeling * ERDA * LiTaO3
Subject RIV: BG - Nuclear, Atomic and Molecular Physics, Colliders
Impact factor: 0.946, year: 2006

Lithium tantalate (LT) single crystals are very promising substrates for constructing highly sophisticated photonics devices. The used procedure for fabricating optical waveguides in them was annealed proton exchange (APE). Here we have used Rutherford backscattering spectrometry (RBS) – channeling analysis, X-ray diffraction (XRD) and elastic recoil detection analysis (ERDA) to study changes in the surface of the LT wafers caused by the APE treatment and to determine the concentration depth profiles of hydrogen atoms. The measurements were taken for both virgin (untreated) and APE:LT samples fabricated using various experimental conditions. We have found that the incorporation of hydrogen during the first step, i.e. the PE procedure (proton exchange), leads to modifications of the structure of the LT single crystal, which gradually relaxed towards the structure of the original LT during the post-proton-exchange annealing (A).

Tantaličnan lithný (LT) je krystalický materiál velmi slibný pro použití ve vysoce sofistikovaných fotonických zařízeních. Použitá procedura pro vytvoření optických vlnovodných struktur byla protonová výměna. Spektrometrie zpětně odražených iontů v kanálovacím modu (RBS-channeling) a rentgenovská difrakce (XRD) byly požity pro charakterizaci modifikace krystalické struktury a metoda elastického dopředného rozptylu (ERDA)byla použita pro studium hloubkových profilů vodíku v připravených vrstvách, které souvisí s protonou výměnou a úbytkem lithia. Měření byla prováděna z původním krystalem LT a s krystalem LT po protonové výměně. Použitá procedura vede k modifikaci krystalické struktury, která je spojena s difůzí vodíku v prvním kroku protonové výměny. Při následném vyžíhání dochází k rekonstrukci krystalické mřížky, poklesu koncentrace vodíku a jeho difůzi do větší hloubky. Krystal LT vykazuje různé typy chování v různých krystalografických orientacích.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0134069