Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

Рис. 1. Зависимости концентрации ZnO (1) и оценочного коэффициента распределения Коэф (2) в кристалле LiNbO3 : Zn от концентрации ZnО в расплаве Отчетливо заметна резкая аномалия вблизи основного концентрационного порога ~ 6,76 мол. % ZnО в расплаве. Причем известно, что концентрация ZnО вдоль оси выращивания кристаллов LiNbO3 : ZnO, полученных из расплавов, состав которых находится ниже аномалии при ~ 6,76 мол. % (рис. 1), практически неизменен [6, 7]. Постоянство концентрации легирующей добавки по длине кристаллов LiNbO3 : ZnО означает их высокую концентрационную однородность, характерную для расплавов с Коэф, близким к 1. В то время как в нашем случае в этом концентрационном интервале (~ 4,0^6,8 мол. %) Коэф= 0,87^0,77 (рис. 1). Кроме того, при концентрации ~ 5,38 мол. % ZnO наблюдается еще один концентрационный порог, где свойства системы «расплав — кристалл» меняются не так существенно, как при концентрации ~ 6,76 мол. % ZnO в расплаве (рис. 1). Кристаллы, выращенные из расплавов, относящихся к концентрационному участку (~ 4,0^6,8 мол. %), помимо высокой концентрационной однородности отличались высокой степенью оптической однородности и стойкости к оптическому повреждению [6, 7]. По-видимому, в соответствии с представлениями Uda [8], на этом концентрационном участке максимальна электрохимическая активность ионных комплексов, обеспечивающих при отличном от 1 коэффициенте Коэф постоянство состава кристалла вдоль оси выращивания. При дальнейшем увеличении концентрации ZnO в расплаве концентрация таких комплексов становится меньше критической. В расплаве возникают другие типы комплексов, приводящие к резкому изменению его физико-химических свойств, что и отражается в наличии аномалии на рис. 1 при концентрации 6,76 мол. % ZnO в расплаве. Кристаллы LiNbO3 : ZnO, выращенные из составов расплава с концентрацией ZnO больше ~ 6,76 мол. %, имеют Коэф еще существенно меньше единицы (Коэф = 0.68^0.66) и характеризуются увеличением концентрации примеси от конуса к торцу кристалла [6, 7]. Высокая однородность состава и хорошее оптическое качество присуще лишь кристаллам LiNbO3 : ZnO, выращенным из расплавов с содержанием ZnO < ~ 6,76 мол. %. Для кристаллов LiNbO 3 : ZnO, выращенных из расплавов с большей концентрацией ZnO при уверенном подавлении фоторефрактивного эффекта, характерна достаточно высокая дефектность, а также композиционная и оптическая неоднородность [6, 7]. Более того, установлено, что в этой концентрационной области при доле закристаллизовавшегося расплава, близкой к 20 %, начинается заметная совместная кристаллизация двух фаз, идентифицированных как Li6ZnNb4O14 и LiNbO 3 [6, 7]. Таким образом, несмотря на то что при концентрациях ZnO в расплаве > ~ 6,8 мол. %, в кристаллах LiNbO3 : ZnO происходит более полное подавление фоторефракции, для практических приложений предпочтительней использовать кристаллы, выращенные из «допороговых» расплавов (ZnO < ~ 6,8 мол. %). Рентгенограммы всех исследованных нами образцов соответствовали рентгенограмме ниобата лития с пространственной группой симметрии R3cH — гексагональная установка. Уточнение профильных характеристик рентгенограмм и структурных характеристик исследуемых образцов проводилось методом Ритвельда с использованием программного комплекса PdWin Методом полнопрофильного анализа (Ритвельда) уточнялись периоды элементарной ячейки, характеристики формы профилей дифракционных линий и параметры полинома фона. В таблице приведены уточненные значения периодов (а, с) элементарной ячейки образцов (в скобках указана погрешность в последней значащей цифре), а также концентрации ZnO в расплаве (Ср) и в верхней части кристалла (Св). Периоды элементарной ячейки (а, с), концентрации ZnO в расплаве Cpи верхней части кристалла Св № образца Конгруэнтный кристалл 1 2 3 4 5 6 а, А 5,149(6) 5,151(0) 5,151(4) 5,151(5) 5,150(0) 5,147(9) 5,150(3) с, А 13,867(1) 13,863(3) 13,864(9) 13,864(4) 13,860(0) 13,854(7) 13,861(4) Cp, мол. % 4,03 5,38 6,12 6,76 6,99 7,8 Св, мол. % 3,43 3,95 4,54 5,19 4,76 5,19 86