Труды КНЦ вып.8 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2017(8))

A. A. Yanichev, A. A. Gabain STRUCTURAL DISORDER IN LiNbO3:Mg(5.1), LiNbO3:Mg(5.3), LiNbO3:Zn(4.5), LiNbO3:Mg(5.3):Fe(0.005) SINGLE CRYSTALS AND ITS APPEARANCE RAMAN SPECTRA AND PHOTOINDUCED LIGHT SCATTERING Abstract Raman spectra of lithium niobate single crystals (LN) strongly doped by Mg, Zn and Fe cations and obtained using different doping methods have been studied. It is shown that there are some lines corresponding to vibrations of the A 2 -type symmetry forbidden by the selection rules for the space group in the spectra of the crystals studied. This fact can indicate the presence of microstructures and clusters in the structure of strongly doped crystals leading to local changes in the symmetry of the crystal. The optical homogeneity of the crystals was studied by the pictures of photorefractive light scattering (PLS). Keywords: lithium niobate single crystal, Raman spectroscopy, microstructures, photorefractive light scattering. Фоторефрактивный нелинейно-оптический кристалл ниобата лития является одним из наиболее востребованных материалов электронной оптики, акустоэлектроники и др. [1-5]. При этом ниобата лития, как фаза переменного состава с широкой областью гомогенности на фазовой диаграмме, позволяет существенно изменять свойства кристалла путем легирования структуры катионами различных металлов [1,2]. Так, например, легирование конгруэнтного кристалла LiNbO3 «нефоторефрактивными» катионами (Mg2+, Zn2+, Gd3+, B3+ и др.) концентрациями, превышающими пороговые значения, позволяет снизить фоторефрактивный эффект в кристалле [2-3] на два порядка по сравнению с номинально чистым кристаллом конгруэнтного состава. В зависимости от вида примеси, величины пороговых концентраций могут сильно различаться. Например, для ионов Mg2+ и Zn2+ они составляют, соответственно, 5.5 и 7.5 мол. % примеси в расплаве [2]. Наблюдается общая закономерность, когда увеличение упорядочения структурных единиц катионной подрешетки (т.е. уменьшение потенциальной энергии кристалла) приводит к увеличению дефектности структуры в целом за счет появления глубоких ловушек электронов, локализованных в области пространственных неоднородностей, микроструктур, кластеров и т.д. Таким образом, увеличение энтропийного фактора ведет к повышению эффекта фоторефракции. Такое повышение дефектности сегнетоэлектрического кристалла можно обнаружить и успешно исследовать по спектрам комбинационного рассеяния света. Измеряя интенсивность и другие характеристики «запрещенных» линий, можно оценить состояние дефектности кристалла. В настоящей работе впервые выполнены сравнительные исследования спектров КРС сильно легированных кристаллов, выращенных из шихты различного генезиса. Данные кристаллы отличаются низким эффектом фоторефракции и перспективны как материалы для преобразования частоты оптического излучения, электрооптических модуляторов и затворов, а также как оптические материалы с микронными, субмикронными и нанометровыми периодическими структурами. 238