在晶体材料的合成中, 掺杂是提高晶体生长质量、改善晶体性能的一种有效而简便的方法。近年来, 关于铌酸盐晶体的掺杂研究非常活跃, 如掺镁的铌酸锂( Mg∶LiNbO₃) 晶体, 掺铁的铌酸钾晶体( Fe∶KNbO₃), 无论在生长质量还是晶体性能的研究上, 均取得了很好的效果。在光折变晶体中, 钨青铜( T B) 结构的铌酸盐, 由于其独特的晶体结构, 通过掺杂可以有效的提高其光折变性能及生长质量, 如掺铜的钾钠铌酸锶钡晶体( Cu∶KNSBN)在获得大尺寸晶体及其性能提高等方面均有所突破。掺杂改性在晶体材料的研究中越来越受到重视。研究掺杂的机制、掺杂与晶体的分子设计及其组成变化的关系, 是十分必要的。 作为光折变晶体, TB 型铌酸锶钡( SBN) 和钾钠铌酸锶钡( KNSBN ) 晶体的掺杂研究近年来十分活跃。

 

在光折变晶体中掺入容易被入射辐射造成光致电离的杂质, 会使晶体的光折变灵敏度大幅度提高。例如: 掺铜的KNSBN 晶体中, Cu⁺ 经由下述反应被光电离, Cu²⁺ 离子为电子施主, Cu²⁺离子为电子陷阱, Cu²⁺ 和Cu²⁺ 的两种价态同时存在, 增强了晶体的空间电荷场, 从而改善了晶体的光折变性能。此外, 晶体中的掺杂离子还有以下作用, 其一, 使晶体的生长条纹减少, 晶体不易开裂, 从而容易生长出大尺寸的晶体材料。其二, 使晶体具有良好的极化性能, 不易产生退极化现象。未掺杂和掺杂的 SBN 晶体的生长性能见表 1。几种掺杂 KNSBN 晶体的性能见表 2。