由于铌酸锂晶体存在着本征缺陷，所以学者们想着用杂质离子去弥补锂空位和反位铌。半个世纪以来，科学家们对掺杂铌酸锂晶体作了深入研究。1980年，仲跻国[5]首次在同成分的铌酸锂配料中加入大约5mol%的MgO，发现得到的掺镁铌酸锂晶体的抗光损伤能力有着明显的提升。后来，仲跻国的实验结果被Sweeney[6]再一次证实，同时发现了掺Mg浓度的阈值效应：Mg浓度在阈值浓度左右，铌酸锂晶体的很多物理特性会发生突变。因此，“掺杂铌酸锂”已成为目前研究得主要热点之一。论文网

1。1 铌酸锂晶体及其缺陷结构

1。1。1 铌酸锂晶体的晶格结构及其基本物理性质

铌酸锂（LiNbO3）晶体是一种透明晶体，往往会因为生长时缺氧而呈现淡黄色，其晶体结构是ABO3型[7]，属于三方晶系。铌酸锂晶体当在温度较低时（常温下），以铁电相的形式存在，在高温(大约 1200℃)下会发生铁电相到顺电相转变(铌和锂沿C轴出现移动)，由于锂和铌的位移，影响了在C轴方向的电偶极矩，从而会有自发极化产生，这就是铌酸锂晶体具有优良的非线性光学性质的原因。如图1。1 所示。

图1。1 铌酸锂晶体的结构图

1。1。2 铌酸锂晶体的本征缺陷

图1。2 氧化锂和氧化铌的二元体系相图，我们可以从图中的曲线看出，铌酸锂晶体的锂铌比不是1。

图1。2 Li2O-Nb2O5二元体系相图

铌酸锂晶体中的铌锂比之所以不是化学计量数之比1，是因为一般条件下生长得到的晶体都是按照铌酸锂的同成分共熔点比（[Li]/[Nb]=48。38/51。62) [8-10]配料的。因此就造成了缺锂的现象，从而使晶体出现很多的本征缺陷。

通过大量的科学研究，学者们提出的铌酸锂晶体本征缺陷的结构模型主要有3种：锂空位模型、氧空位模型、铌空位模型。但在后续的研究中，人们发现只有锂空位模型得到的数据与实验数据最接近。1992年的，Iyi[11]等人的实验成果更加有力的支撑了锂空位模型。渐渐的，锂空位模型得到更加普遍的认同。锂空位模型大概的解释是这样的：由于锂的空缺，形成很多锂空位，此时一部分铌会进入锂空位，形成反位铌，而反位铌带的是正电荷，就需要四个带负电的锂空位来弥补电荷，这样就构成了本征缺陷结构。

除此之外，学者们发现铌酸锂晶体种除了锂空位和反位铌这两种本征缺陷外，还存在着小极化分子、负一价氧离子、双极化子等本征缺陷，他们的存在影响着晶体的光学性能，是造成“光损伤”的主要原因。

1。1。3 铌酸锂晶体的抗光损伤掺杂工程

     “光损伤”严重阻碍了铌酸锂晶体在光学上的应用前景，造成“损伤”的重要原因就是锂的缺失。为了弥补锂的缺失，学者们们尝试着晶体中掺入一些的杂质离子。经过大量实验，人们发现掺入不同的杂质离子可以使晶体呈现储不同的优异性能。

1980年，仲跻国[12]和Bryan[13]等科学家尝试在同成分铌酸锂配料中掺入氧化镁，发现得到的铌酸锂晶体有着优异的抗光损伤性能。随后1992年，Iyi等学者指出，在同成分的铌酸锂晶体中掺杂镁离子，镁离子会取代反位铌离子，弥补锂离子的减少。同时，刘建军[14]从结晶学的角度指出，镁离子进入铌酸锂晶体后，替换了晶格中的锂离子和反位铌。

关于镁离子在铌酸锂晶体的占位问题各有说法，但大家公认的占位原理这样解释道：掺低浓度的镁离子时，镁离子先占据锂空位，若增加镁离子掺杂浓度，反位铌离子会被全部挤回正常的铌位，镁离子便开始占据正常的铌位。 坩埚下降法生长大尺寸高掺镁铌酸锂晶体及其光学性能研究(3):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_84577.html