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

незначительном уменьшении градиента (чуть ниже 2 град/мм) (кр. № 6 ) при прочих равных условиях вновь наблюдается резкое ухудшение качества, связанное, вероятно, с резким увеличением содержания бора в кристалле (более чем в 10 раз). Монокристаллы теряют свою прозрачность, а диаметр и плотность дефектов увеличивается в 1.5 раз. Наилучшие результаты были зафиксированы при выращивании кристаллов 7 и 8 при осевом градиенте над расплавом 3 град/мм и изотермической областью в зоне послеростового отжига, скорости роста 0.63 и 0.61 мм/ч, соответственно. Следует отметить, что для монокристаллов LiNbO3:B характерны дефекты типа «пробои», представляющие собой полые каналы в объеме кристалла (рис.3). z+СП z-СП z-ТП Рис.3. Микростуктура пластины LiNbO3:B № 8 после ВТЭДО Анализ структуры кристаллов LiNbO3:B (рис.2, табл.) показывает зависимость размеров и плотности дефектов от концентрации примеси в кристаллах: чем меньше концентрация бора, тем меньше дефектов типа «пробои». Длительный отжиг монокристаллов при высоких температурах не избавляет от пробоев, но приводит к их более равномерному распределению в объеме кристалла. Так, в кристалле № 7 при СКон=Ы0 -5 вес. % B (рис. 2 , табл.) зафиксирована минимальная структурная неоднородность в верхней части кристалла, но имеется большое число «пробоев» в нижней (Стор=41-10-5 вес. % B). Кристалл № 8 имеет минимальную структурную неоднородность вдоль були и минимальную разницу концентраций бора между конусной (Скон=6-10 -5 вес. % B) и торцевой частями (Стор=28-10-5 вес. % B). Поскольку даже при этих условиях разница в концентрации составляет порядок или разы, то одним из способов ее уменьшения является непрерывное снижение скорости вытягивания на протяжении всего процесса роста. Таким образом, уменьшить количество «пробоев» в кристалле возможно за счет снижения концентрации бора в кристалле LiNbO3:B (~1 •10 -5 вес. %) путем снижения исходной концентрации бора в шихте (—0.18 вес. %), либо путем увеличения осевого градиента (более 3 град/мм) и снижения скорости роста монокристаллов (менее 0.61 мм/ч). Выводы Применен новый способ введения примесного катиона в шихту LiNbO 3 :B в виде борной кислоты. С учетом данных ДТА и фактора летучести бора разработаны технологические режимы получения гранулированной шихты заданной концентрации. Проведены исследования зависимости концентрации примеси в кристалле от температурного градиента над расплавом и скорости выращивания кристалла. Установлено, что количество дефектов и характер их распределения по длине були, зависит от концентрации примеси в кристалле, которая в свою очередь определяется величиной температурного градиента и скоростью роста кристалла. Снизить количество дефектов структуры в виде «пробоев» возможно только за счет снижения концентрации бора в кристалле ( ~ 1 • 1 0 -5 вес. %), за счет снижения исходной концентрации бора в шихте (—0.18 вес. %), либо путем увеличения осевого градиента (более 3 град/мм) и снижения скорости роста монокристаллов (менее 0.61 мм/ч). Определены оптимальные тепловые условия и технологические режимы выращивания монокристаллов методом Чохральского из расплава: осевой градиент над расплавом должен составлять 3 град/мм, должна обеспечиваться изотермическая область в зоне послеростового отжига кристалла над расплавом. При указанных тепловых условиях скорость роста монокристалла не должна превышать 0.61 мм/ч. Литература 1. GrabmaierB.C., Otto F. Growth and investigation ofMgO-doped LiNbO 3 // J.Cryst. Growth. 1986. Vol. 79, N 1-3. P. 682-688. 2. Температура Кюри ниобата и танталата лития различного химического состава / М.Н. Палатников, Н.В. Сидоров, Д.В. Макаров, И.В. Бирюкова, Ю.А. Серебряков, О.Э. Кравченко, В.Т. Калинников // Труды четвертой международной конференции "Кристаллы - рост, свойства, реальная структура, применение". Т. 1. Александров: ВНИИСИМС, 1999. С. 524-539. 3. Температура Кюри и дефектная структура ниобата лития различного химического состава / М.Н. Палатников, Н.В. Сидоров, Н.И. Скиба, Д.В. Макаров, И.В. Бирюкова, Ю.А. Серебряков, О.Э. Кравченко, Ю.И. Балабанов, В.Т. Калинников // Неорганические материалы. 2000. Т. 36, N 5. C.593-598. 437