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

Введение Фоторефрактивные кристаллы ниобата лития (LiNbO 3 ) являются очень перспективным материалом электронной техники [1]. Их свойства, в особенности оптические, варьируются в широких пределах путем изменения упорядочения катионной подрешетки вследствие легирования. Легирование катионами с переменной валентностью (Cu+ - Cu2+, Fe2+ - Fe 3 ) усиливает фоторефракцию, такие катионы называют «фоторефрактивными». Легирование «нефоторефрактивными» катионами (Mg2+, Zn2 ) наоборот, подавляет фоторефрактивный эффект в монокристаллах LiNbO 3 [1]. Оценить перестройки структуры при легировании, в частности, изменение количества собственных дефектов NbLi (ниобий в литиевой позиции), важно вследствие того, что эти дефекты отвечают за наличие эффекта фоторефракции в кристаллах ниобата лития. При воздействии лазерного излучения перпендикулярно оптической оси Z фоторефрактивного монокристалла LiNbO 3 , в лазерном треке и некотором объеме кристалла вокруг него возникают лазерно-индуцированные дефекты [2]. Они возбуждаются вокруг заряженных относительно решетки дефектов, в том числе собственных (NbLi). Свет, рассеянный на этих дефектах, интерферирует с накачкой и формирует на выходной грани кристалла сложную спекл-картину. Она называется фотоиндуцированным рассеянием света (ФИРС). Форма ФИРС со временем из круглой трансформируется в неправильную восьмерку (или кометообразную) [2]. Исследование изменений, происходящих в ФИРС, позволят понять динамику изменения лазерно-индуцированных дефектов, и следовательно, оценить упорядоченность катионной подрешетки самих кристаллов. Картина ФИРС в кристаллах LiNbO 3 с низким эффектом фоторефракции является многослойной [2]. Каждому слою ФИРС соответствует свой вид спекла. В самом близком к лазерному лучу (первом) слое ФИРС показатель преломления изменен во всей области кристалла, которую он занимает. В следующем за ним втором слое ФИРС рассеяние происходит на статических лазерно-индуцированных дефектах. Третий слой ФИРС формируется на флуктуирующих лазерно-индуцированных дефектах, которые возникают и исчезают в процессе засветки с течением времени. Однако ввиду сложности картины ФИРС, выделение слоев ФИРС для последующего анализа (например, фрактального [3, 4]) представляет собой достаточно сложную задачу. Статистический анализ освещенности пикселей картин ФИРС позволит точно выделить слои ФИРС. Таким образом, можно будет сделать однозначный вывод о количестве слоев на картинах ФИРС и их границах. Материал и методика исследований Для анализа картин ФИРС были выбраны стехиометрические кристаллы LiNbO3, выращенные по двум разным методикам. Кристалл LiNbO3стех был выращен по обычной методике с излишком лития в расплаве, кристалл LiNb 0 3 стехК 20 выращивался из конгруэнтного расплава с 6 мол. % флюса К 2 О. Более подробно методика выращивания кристаллов была представлена в работах [5, 6 ]. Кристаллические образцы для исследования картин ФИРС были вырезаны в форме прямоугольных параллелепипедов размерами «7 х 6 х 5 мм. Ребра параллелепипедов совпадали с кристаллофизическими осями X, Y, Z (Z - полярная ось кристалла). Грани параллелепипедов подверглись тщательной полировке. 89