双掺杂Sn2 P2 S6 铁电晶体的光折变性能优化及其动态干涉仪应用研究

本研究针对Sb单掺杂Sn2 P2 S6 (SPS)晶体光折变(PR)光栅稳定性不足的问题，通过Cu-Sb双掺杂策略，成功制备出兼具高双波混频增益(15 cm?1 )与优异稳定性的改性晶体。该成果为动态干涉仪等光电应用提供了更可靠的PR材料，解决了传统SPS:Sb因光致变色效应导致的性能退化难题。

　　

在光电材料领域，Sn₂
P₂
S₆
(SPS)铁电晶体因其优异的光折变(photorefractive, PR)特性备受关注。这类晶体在动态全息存储、光学信息处理等领域展现出巨大潜力，但现有Sb单掺杂样品存在致命缺陷——虽然能实现18 cm^?1
的高双波混频增益，却在持续光照下PR光栅会快速衰减。这种不稳定性源于光致变色效应与电荷扩散的相互竞争，严重制约了实际应用。

为突破这一瓶颈，研究人员创新性地采用Cu-Sb双掺杂策略。通过气相传输法生长出掺杂浓度均为1 mol%的SPS:(Sb+Cu)晶体，系统表征发现：改性晶体虽增益略降至15 cm^?1
，但光栅稳定性显著提升。实验证实，双掺杂形成的复合缺陷能有效抑制补偿效应，在动态干涉仪应用中表现出更持久的性能。该成果发表于《Optical Materials》，为开发高性能PR器件提供了新思路。

关键技术包括：晶体气相传输生长法、双波混增益系数测试、动态干涉仪系统验证、X/Y/Z轴向极化处理（500 V/cm电场，100°C条件下）。

Experimental
采用标准气相传输法制备双掺杂晶体，沿铁电相主轴向(X≈极性轴，Y⊥m对称面)切割样品，经抛光后通过热极化(500 V/cm)获得单畴结构。

Results and discussion
对比Sb单掺杂样品，双掺杂晶体表现出三大优势：1）光栅衰减时间延长10倍；2）近红外波段(854 nm)保持良好响应；3）双波混频过程中补偿效应减弱。作者认为Cu的引入改变了缺陷能级分布，形成更稳定的电荷转移通道。

Conclusion
Cu-Sb双掺杂通过构建复合缺陷态，在基本保持SPS原有PR性能的前提下，显著提升了光栅稳定性。这种"性能-稳定性"的平衡突破，使该材料在实时光学处理系统中具有独特优势，为下一代PR器件设计提供了范式转移。

CRediT声明
V.Yu. Voloshyn负责实验实施，K.E. Glukhov完成数据分析，A.A. Grabar主导理论框架构建并撰写论文。所有作者均声明无利益冲突。