Kinetics of polaron capture by traps in a lithium niobate crystal

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The problem of reversible transformation and trapping of small-radius polarons in a lithium niobate crystal is considered within the framework of the integral encounter theory which is binary in the concentration of reatants. Analytical solutions are obtained for the relaxation kinetics of polarons, their lifetimes, and the rate constants of the corresponding channels of a multistage reaction controlled by polaron mobility. The temperature and concentration dependences of the observed quantities are analyzed. It is shown that at low temperatures polarons accumulate in a bound state characterized by an anomalously low relaxation rate.

Full Text

Restricted Access

About the authors

S. Fedorenko

Voevodsky Institute of Chemical Kinetics and Combustion, Siberian Branch of Russian Academy of Science

Author for correspondence.
Email: fedorenk@kinetics.nsc.ru
Russian Federation, Institutskaya 3, 630090, Novosibirsk

References

  1. Imlau M., Badorreck H., Merschjann C. // Appl. Phys. Rev. 2015. V. 2. P. 040606.
  2. Günter P., Huignard J.P. // Photorefractive Materials and Their Applications 1. Springer, NY, USA, 2006. V. 113. P. 0342–4111.
  3. Bazzan M., Sada C. // Appl. Phys. Rev. 2015. V. 2. P. 040603.
  4. He J., Franchini C., Rondinelli J.M. // Chem. Mater. 2016. V. 28. P. 25.
  5. TisdaleW.A., Williams K.J., Timp B.A. // Science 2010. V. 328, P. 1543.
  6. Pelaez M., Nolan N.T., Pillai S.C. et al. // Appl. Catal. B Environ. 2012. V. 125, P. 331.
  7. Zhong Y., Trinh M.T., Chen R. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2016. V. 138. P. 16165.
  8. Zhong Y., Trinh M.T., Chen R. et al. // Nat. Commun. 2015. V. 6, P. 1.
  9. Guilbert L., Vittadello L., Bazzan M. et al. // J. Phys. Condens. Matter. 2018. V. 30. P. 125701.
  10. Vittadello L., Bazzan M., Messerschmidt S. et al. // Crystals. 2018. V. 8. P. 294.
  11. Vittadello L., Guilbert L., Fedorenko S., Bazzan M. // Crystals. 2021. V. 11. P. 302.
  12. Marcus R. // J. Chem. Phys. 1956. V. 24. P. 966.
  13. Holstein T. // Ann. Phys. 1959. V. 8. P. 343.
  14. Burshtein A.I. // Adv. Chem. Phys. 2004. V. 129. P. 105.
  15. Balescu R. Equilibrium and Non-Equilibrium Statistical Mechanics. Willey, New-York, 1975.
  16. Kipriyanov A.A., Igoshin O.V., Doktorov A.B. // Physica A. 1999. V. 268. P. 567.
  17. Gopich I.V., Szabo A. // J. Chem. Phys. 2002. V. 117. P. 507.
  18. Lee S., Karplus M. // J. Chem. Phys. 1987. V. 86. P. 1883.
  19. Yang M., Lee S., Shin K.J. // J. Chem. Phys. 1998. V. 108. P. 9069.
  20. Shklovskii B.I., Efros A.L. Electronic Properties of Doped Semiconductors. Berlin, Springer-Verlag 1984.
  21. Mott N.F., Davis E.A. Electron Process in Non-Crystalline Materials. Oxford, Clarendon Press, 1979.
  22. Movaghar B., Sauer G.W. // J. Phys. C. 1980, V. 13. P. 4933.
  23. Bryksin V.V. // Fiz. Tverd. Tela. 1980. V. 22. P. 2441.
  24. Bryksin V.V. // Fiz. Tverd. Tela. 1984. V. 26. P. 1362.
  25. Gochanour C.R., Andersen H.C., Fayer M.D. // J. Chem. Phys. 1979. V. 70. P. 4254.
  26. Fedorenko S.G., Khokhlova S.S., Burshtein A.I. // J. Phys. Chem. A 2012. V. 116. P. 3.
  27. Fedorenko S.G., Burshtein A.I. // J. Chem. Phys. 2014. V. 141. P. 114504.
  28. Fedorenko S.G., Burshtein A.I. // J. Phys. Chem. A. 2010. V. 114. P. 4558.
  29. Doktorov A.B., Burshtein A.I. // Sov. Phys. JETP 1976. V. 41. P. 671.
  30. Doktorov A.B., Kipriyanov A.A., Burshtein A.I. // Sov. Phys. JETP 1978. V. 47. P. 623.
  31. Burshtein A.I., Doktorov A.B., Kipriyanov A.A. et al. // Sov. Phys. JETP 1985. V. 61. P. 516.
  32. Gradshtein I.S., RyzhikI.M. Table of Integrals, Sums, Series and Derivatives. Berlin, VEB Deutscher Verlag, 1963.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dependence of the lifetimes of free and bound polarons on the inverse temperature at different trap concentrations c. Solid lines—c = 1.9 mol. %, dashed lines - c = 0.5 mol. %, dots - c = 0.16 mol. %. Short vertical lines indicate the boundaries of the binary approximation for three concentrations.

Download (78KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Kinetic relaxation curves of the populations of free and bound polarons at the trap concentration c = 1.9 mol. %; at T = 700 K (solid lines) and T = 600 K (dashed lines).

Download (61KB)
Indexing metadata

Note

Х Международная конференция им. В.В. Воеводского “Физика и химия элементарных химических про­цессов” (сентябрь 2022, Новосибирск, Россия).


Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».