自陷激子在铌酸锂极化子复合过程中的作用

摘要： 在具有强电子-声子耦合特性的极化子参考体系铌酸锂（LiNbO3，LN）中，我们通过实验研究了瞬态吸收和光致发光现象，旨在完善强耦合材料中小极化子动力学的微观模型。本研究采用两项独特设计：运用两种不同光谱学方法，在掺杂可增强光折变效应或抗损伤能力的晶体中进行测试，并覆盖15-400K的宽温区范围。虽然现有微观极化子模型在特定实验条件下具有自洽性，但应用于本大数据集时显现出矛盾。研究表明，引入具有以下特征的第三类极化子态可实现全面建模：(i) 弛豫时间强烈依赖于温度与掺杂浓度；(ii) 在蓝绿光谱区存在特征吸收峰；(iii) 具有温度依赖性拉伸因子β(T)的Kohlrausch-Williams-Watts衰减形态，其变化规律与小强耦合极化子相反。通过将低温（15K）与高温（300K）光致发光的光谱关联性分析，支持了"自陷激子（STE，即铌氧八面体内与Nb5+和O2-强耦合的束缚电子-空穴对）及其在缺陷位点钉扎"作为这些特征微观起源的假说，并解释了瞬态吸收中长寿命组分源于钉扎STE的现象。