Skip to main content
Log in

Large optical nonlinearity in CaCu3Ti4O12 thin films

  • Published:
Applied Physics A Aims and scope Submit manuscript

Abstract

CaCu3Ti4O12 (CCTO) thin films were successfully prepared on LaAlO3 substrates by pulsed laser deposition technique. We measured the nonlinear optical susceptibility of the thin films using Z-scan method at a wavelength of 532 nm with pulse durations of 25 ps and 7 ns. The large values of the third-order nonlinear optical susceptibility, χ (3), of the CCTO film were obtained to be 2.79×10−8 esu and 3.30×10−6 esu in picosecond and nanosecond time regimes, respectively, which are among the best results of some representative nonlinear optical materials. The origin of optical nonlinearity of CCTO films was discussed. The results indicate that the CCTO films on LaAlO3 substrates are promising candidate materials for applications in nonlinear optical devices.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Similar content being viewed by others

References

  1. D. Cotter, R.J. Manning, K.J. Blow, A.D. Ellis, A.E. Kelly, D. Nesset, I.D. Phillips, A.J. Poustie, D.C. Rogers, Science 286, 1523 (1999)

    Article  Google Scholar 

  2. A. Haché, M. Bourgeois, Appl. Phys. Lett. 77, 4089 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  3. C.J. Min, P. Wang, C.C. Chen, Y. Deng, Y.H. Lu, H. Ming, T.Y. Ning, Y.L. Zhou, G.Z. Yang, Opt. Lett. 33, 869 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  4. W.S. Shi, Z.H. Chen, N.N. Liu, H.B. Lu, Y.L. Zhou, D.F. Cui, G.Z. Yang, Appl. Phys. Lett. 75, 1547 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  5. W.F. Zhang, M.S. Zhang, Z. Yin, Y.Z. Gu, Z.L. Du, B.L. Yu, Appl. Phys. Lett. 75, 902 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  6. F.W. Shi, X.J. Meng, G.S. Wang, J.L. Sun, T. Lin, J.H. Ma, Y.W. Li, J.H. Chu, Thin Solid Films 496, 333 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  7. H. Shin, H.J. Chang, R.W. Boyd, M.R. Choi, W. Jo, Opt. Lett. 32, 2453 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  8. Y.H. Wang, X.C. Peng, J.P. Ding, J.L. He, H.T. Wang, Appl. Phys. Lett. 85, 3687 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  9. Q. Zhao, Y. Liu, W. Shi, W. Ren, L. Zhang, X. Yao, Appl. Phys. Lett. 69, 458 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  10. M.A. Subramanian, D. Li, N. Duan, B.A. Reisner, A.W. Sleight, J. Solid State Chem. 29, 291 (1979)

    Google Scholar 

  11. C.C. Homes, T. Vogt, S.M. Shapiro, S. Wakimoto, A.P. Ramirez, Science 293, 673 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  12. Y. Lin, Y.B. Chen, T. Garret, S.W. Liu, C.L. Chen, L. Chen, R.P. Bontchev, A. Jacobson, J.C. Jiang, E.I. Meletis, J. Horwitz, H.-D. Wu, Appl. Phys. Lett. 81, 632 (2002)

    ADS  Google Scholar 

  13. M. Sheik-Bahae, A.A. Said, T.H. Wei, D.J. Hagan, W. Van Stryland, IEEE J. Quantum Electron. 26, 760 (1990)

    Article  ADS  Google Scholar 

  14. A.P. Litvinchuk, C.L. Chen, N. Kolev, V.N. Popov, V.G. Hadjiev, M.N. Iliev, R.P. Bontchev, A.J. Jacobson, Phys. Status Solidi A 195, 453 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  15. M.V. Abrashev, J. Backstrom, L. Borjesson, V.N. Popov, R.A. Chakalov, N. Kolev, R.-L. Meng, M.N. Iliev, Phys. Rev. B 66, 132102 (2002)

    Article  Google Scholar 

  16. J.C. Manifacier, J. Gasoit, J.P. Fillard, J. Phys. E 9, 1002 (1976)

    Article  ADS  Google Scholar 

  17. M. Ando, K. Kadono, M. Haruta, T. Sakaguchi, M. Miya, Nature 374, 625 (1995)

    Article  ADS  Google Scholar 

  18. I. Tanahashi, Y. Manabe, T. Tohda, S. Sasaki, A. Nakamura, J. Appl. Phys. 79, 1244 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  19. J.M. Ballesteros, R. Serna, J. Solís, C.N. Afonso, A.K. Petford-Long, D.H. Osborne, R.F. Haglund, Appl. Phys. Lett. 71, 2445 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  20. W.T. Wang, G. Yang, Z.H. Chen, Y.L. Zhou, H.B. Lu, G.Z. Yang, J. Appl. Phys. 92, 7242 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  21. S. Muto, T. Kubo, Y. Kurokawa, K. Suzuki, Thin Solid Films 322, 233 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  22. Q.H. Gong, Y.X. Sun, Z.J. Xia, Y.H. Zou, Z.N. Gu, X.H. Zhou, D. Qiang, J. Appl. Phys. 71, 3025 (1992)

    Article  ADS  Google Scholar 

  23. S.A. Jenekhe, W.C. Chen, S. Lo, S.R. Flom, Appl. Phys. Lett. 57, 126 (1990)

    Article  ADS  Google Scholar 

  24. H.B. Liao, R.F. Xiao, J.S. Fu, G.K.L. Wong, Appl. Phys. B 65, 673 (1997)

    Article  Google Scholar 

  25. H.B. Liao, W.W. Jia, G.K.L. Wong, G.Z. Yang, Opt. Lett. 28, 1790 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  26. H.B. Liao, R.F. Xiao, J.S. Fu, P. Yu, G.K.L. Wong, P. Shen, Appl. Phys. Lett. 70, 1 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  27. M.E. Lines, Phys. Rev. B 43, 11978 (1991)

    Article  ADS  Google Scholar 

  28. Y. Deng, Y.L. Du, M.S. Zhang, J.H. Han, Z. Yin, Solid State Commun. 135, 221 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  29. E.S. Božin, V. Petkov, P.W. Barnes, P.M. Woodward, T. Vogt, S.D. Mahanti, S.J.L. Billinge, J. Phys.: Condens. Matter 16, S5091 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Yueliang Zhou.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Ning, T., Chen, C., Zhou, Y. et al. Large optical nonlinearity in CaCu3Ti4O12 thin films. Appl. Phys. A 94, 567–570 (2009). https://doi.org/10.1007/s00339-008-4937-9

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Published:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s00339-008-4937-9

PACS

Navigation