Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

Согласно литературным источникам [1, 2] кристаллы ниобата лития, легированные магнием, обладают высокой стойкостью к оптическому повреждению. Они могут быть использованы в планарной технологии при производстве оптических преобразователей на периодически поляризованных структурах. В работе [3] проведено сравнительное исследование однородности кристаллов LiNbO 3 (Mg) (> 5 мол. % Mg), выращенных из шихты, синтезированной с использованием Nb 2 O 5 (Mg), полученного путем гомогенного легирования магнием реэкстракта на стадии экстракционного выделения Nb 2 O5, и кристаллов LiNbO 3 (Mg), выращенных при прямом добавлении MgO в шихту. Исследования макро- и микроструктур с помощью оптической микроскопии показали существенно меньший уровень дефектности гомогенно легированных кристаллов LiNbO 3 (Mg) по сравнению с кристаллами LiNbO 3 (Mg), полученными прямым легированием шихты. Исследование спектров КРС подтвердило более высокую степень структурного совершенства гомогенно легированных кристаллов. Для структурных исследований образцы были предоставлены Институтом химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева (ИХТРЭМС) Кольского научного центра Российской академии наук (КНЦ РАН). В табл. 1 приведена информация об образцах: номер образца, способ введения примесей, количество легирующей примеси в весовых или мольных процентах. Таблица 1 Данные образцов ниобата лития, легированных магнием Способ введения примеси № пробы Mg, вес. % Прямое легирование MgO 1 0,84 2 0,85 Лигатура, полученная методом твердофазного синтеза 3 0 ,8 6 4 0 ,8 6 LiNbO 3 : Mg, шихта. Примесь введена на стадии экстракции Nb 2 O 5 5 0,85 6 0,84 Способ введения примеси № пробы Концентрация магния в расплаве, мол. % Гомогенное легирование с включениями органических веществ [MgO] 7 5,38 Гомогенное легирование без включений органических веществ [MgO] 8 4,74 Рентгенографирование образцов проводились на установке «ДРОН- 6 » в CuKa-излучении. Начальный угол регистрации кривой рассеяния 20mm= 10 o, конечный 20max = 143 o. В областях отражений рентгенограммы регистрировались с шагом 0,02 о, в областях фона — 0,2 о. Время экспозиции в каждой точке составляло 10 с. На рисунке представлены фрагменты рентгенограмм образцов 1, 3 и 5. Образцы отличаются друг от друга разным способом введения примеси. Из рисунка видно, что качественно рентгенограммы подобны, однако на рентгенограммах разных образцов изменяется интенсивность дифракционных максимумов. Предварительная обработка рентгенограмм и качественный фазовый анализ проводились при помощи программного комплекса PDWin [4, 5]. Было показано, что все предоставленные для исследования образцы относятся к фазе LiNbO3. При этом на рентгенограммах всех образцов в области углов от 10-18 о наблюдались 1-2 линии, относящихся к другой фазе. Так как интенсивность этих линий очень мала (менее 5 %), а остальные линии на рентгенограммах определены как принадлежащие фазе ниобата лития, то идентифицировать вторую фазу не удалось. Наличие линий второй фазы не влияло на дальнейшую расшифровку структуры, поэтому они были исключены из расчетов. Уточнение структурных характеристик ниобата лития методом Ритвельда в предположении различных моделей дефектной структуры проводилось в программе MRIA (Multifase RIetveld Analysis) [ 6 ], предназначенной для анализа монокристаллических и порошковых дифракционных данных, полученных на рентгеновском или нейтроном излучении. Уточнение проводилось в два этапа. На первом этапе уточнялись профильные параметры (коэффициенты полинома фона, параметры профильной функции, периоды элементарной ячейки и параметры текстуры). На втором этапе уточнялись структурные параметры: координаты атомов, параметры тепловых колебаний атомов, коэффициенты заполнения (заселенность) позиций. Особенностями программного комплекса MRIA является использование FPD-разложения рентгенограмм, т. е. разложение рентгенограммы на сумму интегральных интенсивностей. Отличие FPD-разложения от метода Ритвельда в том, что структурные факторы не рассчитываются из значения координат, а сами являются уточняемыми параметрами. Такой подход позволяет получить наименьшие факторы недостоверности, к которым нужно стремиться при уточнении методом Ритвельда. Для проведения FPD-разложения не требуется знание координат атомов в элементарной ячейке и тепловых параметров, достаточно знать пространственную группу симметрии и периоды элементарной ячейки. В результате получается набор значений структурных факторов, такой же как и при исследовании монокристаллов. В процессе FPD-разложения уточняются: периоды элементарной ячейки, сдвиг нуля счётчика (Z), смещение образца с оси гониометра (D), U, V, W — параметры 585