Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ НИОБАТА ЛИТИЯ, ВЫРАЩЕННЫХ ИЗ РАСПЛАВОВ КОНГРУЭНТНОГО СОСТАВА, ЛЕГИРОВАННЫХ БОРОМ УДК535:361:456.34.882 М.Н. Палатников, И.В. Бирюкова, О.В. Макарова, В.В. Ефремов, О.Э. Кравченко, В.Т.Калинников Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН, Апатиты, Россия Аннотация Исследованы получение, физико-химические и оптические свойства монокристаллов ниобата лития, выращенных из расплавов, легированных бором. Проведены исследования условий получения легированной бором шихты методом твердофазного синтеза. Для получения методом синтеза - грануляции легированной шихты LiNbO3:B в качестве поставщика катионов В3+использована борная кислота (H 3 BO 3 ). Использование оксида бора вследствие его высокой твердости и высокой гидроскопичности в измельченном состоянии признано нецелесообразным. Определены технологические режимы выращивания монокристаллов LiNbO3:B в зависимости от величины температурного градиента теплового узла. Ключевые слова: легированные кристаллы ниобата лития, микроструктура кристаллов, получение, физико-химические и оптические свойства. PREPARATION AND PROPERTIES OF LITHIUM NIOBATE CRYSTALS GROWN FROM MELTS OF CONGRUENT COMPOSITION DOPED WITH BORON M.N. Palatnikov, I.V. Biryukova, O.V. Makarova, V.V. Efremov, O.E. Kravchenko, \V.T. Kalinnikov I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology o f Rare Elements and Mineral Raw Materials o f the Kola Science Centre o f the RAS, Apatity, Russia Abstract Obtaining, physic-chemical and optical properties have been investigated for lithium niobate single crystals grown from melts doped by boron. Researches of obtaining conditions have been carried out for the boron doped charge created by solid phase synthesis. For obtaining of boron doped charge LiNbO3:B the source of В3+ cations have been boric acid (H 3 BO 3 ). Boron oxide was recognized as an inappropriate because it is highly hard and is highly hygroscopi с in the crushed condition. Technological regimes depending on the value of temperature gradient in the thermal unit were detected for growing of LiNbO3:B single crystals. Keywords: doped lithium niobate single crystals, microstructure, obtaining, physic-chemical and optical properties. Модифицирование свойств монокристаллов LiNbO 3 путем легирования с целью улучшения их оптического качества является одним из наиболее перспективных способов получения новых материалов, обладающих более высокими электрооптическими и нелинейно-оптическими коэффициентами и повышенной стойкостью к оптическому повреждению. Подобный эффект наблюдается при введении пороговых концентраций Zn2+, Mg2+ [1-4] и низких концентраций Gd3+, В3+ [4]. Причем существенное влияние на оптическую однородность оказывает и способ введения примеси [4-6]. Высокие оптические качества монокристаллов LiNbO 3 :B, выращенных из расплавов с концентрацией бора 0.08 и 0.12 вес. %, установлено в работе [4]. Однако актуальным является разработка более технологичного способа введения примеси. В связи с этим были проведены исследования условий получения методом твердофазного синтеза легированной бором шихты и технологических режимов выращивания монокристаллов LiNbO 3 :B в зависимости от температурного градиента теплового узла. Гранулированная шихта НЛ:В была получена методом твердофазного синтеза из смеси Li 2 CO 3 :Nb 2 O 5 :H 3 BO 3 марки ОСЧ. Однородность исходной смеси обеспечивалась тщательным перемешиванием компонентов в смесителе «пьяная бочка» в течение 24 ч. Контроль концентрации примеси в шихте осуществляли методами атомной абсорбции с точностью 1 - 1 0 -3 вес. % и масс-спектральным анализом до 1-10 -7 вес. %. Монокристаллы ниобата лития, легированные бором диаметром 28 мм и длиной цилиндрической части 40 мм, были выращены в направлении (001) методом Чохральского из платиновых тиглей 0 75 мм в воздушной атмосфере на ростовой установке индукционного типа «Кристалл 2». Скорость перемещения составляла 0.5 мм/ч и скорость вращения -14 об/мин. С целью снятия термоупругих напряжений выращенные монокристаллы подвергались термической обработке (ТО) при Г=1240°С в течение 24 ч в высокотемпературной печи «Лантан». Для определения концентрации примеси в легированных монокристаллах срезали пластины верхней и нижней цилиндрической части були. Оставшуюся часть були 434