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

LiNbO 3 : Zn с шагом ~ 1,5 мол. % ZnO. В работах [2, 3] — с шагом ~ 2 мол. %. В этом случае точное установление концентрационного порога проблематично, а некоторые аномалии концентрационных зависимостей свойств могут быть пропущены. Для более точного определения составов легированного кристалла LiNbO 3 : Zn с экстремальными значениями свойств желательно проводить исследования с гораздо меньшим концентрационным шагом легирующей добавки (~ < 1 мол. %). Экспериментальная часть Для выращивания кристаллов LiNbO 3 : Zn использовалась гранулированная шихта конгруэнтного состава (48,6 мол. % Li 2 O) с высокой насыпной плотностью, полученная методом синтеза — грануляции [4]. Оксид цинка ^пО ) загружали непосредственно в тигель. Использовались химические реактивы (пентаоксид ниобия, карбонат лития и оксид цинка) квалификации «о. с. ч.». Монокристаллы LiNbO 3 : Zn диаметром 40 мм и длиной цилиндрической части 30 мм были выращены в направлении (001) методом Чохральского из платиновых тиглей с внутренним 0 75 мм в воздушной атмосфере. Выращивание производилось на ростовых установках индукционного типа, оснащенных системой автоматического контроля диаметра кристалла. Скорость перемещения составляла 1,1 мм/ч, скорость вращения — 14 об/мин. Величина осевого градиента составляла ~ 1 град/мм. С целью снятия термоупругих напряжений выращенные кристаллы подвергались термической обработке (ТО) при Т = 1200 °С в течение 24 ч. Концентрацию цинка в кристалле определяли путем анализа пластин, срезанных с верхней (конусной Св) и нижней (торцевой Сн) частей були. Анализ содержания цинка проводили методом атомно-эмиссионной спектрометрии (спектрометр “ICPS- 9000” фирмы “Shimadzu”). Погрешность определения составляла ~ 1 %. Монодоменизация кристаллов LiNbO 3 : Zn проводилась посредством высокотемпературного электродиффузионного отжига (ВТЭДО) путем приложения постоянного тока при охлаждении образцов со скоростью 20 град/ч в температурном интервале от ~ 1240 до 890 °С. Контроль степени монодоменности кристаллов LiNbO 3 : Zn осуществлялся методом анализа частотной зависимости электрического импеданса и путем определения величины статического пьезомодуля (d33CT) кристаллической були. Образцы для исследований вырезались из кристаллов LiNbO 3 : Zn в форме прямоугольных параллелепипедов (размеры ~ 7, 6 , 5 мм3), ребра которых совпадали по направлению с кристаллофизическими осям X, Y, Z (Z — полярная ось кристалла), а также пластин Z-ориентации диаметром 40 и толщиной 1-5 мм. Грани параллелепипедов и поверхность пластин тщательно полировались. ФИРС возбуждалось лазером “MLL-100” на Y : Al гранате (Хо = 530 нм, Р = 2 и 160 мВт). В экспериментах по ФИРС лазерный луч направлен вдоль оси Y, а вектор напряженности Е электрического поля лазерного излучения параллелен полярной оси Z кристалла. В такой геометрии рассеяния эффект фоторефракции проявляется наиболее ярко. Рассеянное кристаллом излучение падало на полупрозрачный экран, размещенный за кристаллом, и регистрировалось цифровой фотокамерой. Контроль оптической однородности и структурных искажений в кристаллах осуществлялся методом лазерной коноскопии, который позволяет наблюдать коноскопические картины большого масштаба и высокого разрешения. В методе лазерной коноскопии, в отличие от коноскопических картин, получаемых с помощью поляризационного микроскопа, значительный размер изображения позволяет выполнить детальный анализ тонких особенностей структурных искажений в кристаллах, как в центре поля зрения, так и на периферийной области коноскопических картин. Подробно метод описан в работе [5]. Физико-химические исследования кристаллов LiNbO 3 : Zn проводили методом ДТА при помощи анализатора “NETZSCH STA 409 PC/PG”. Точность определения температуры ликвидуса и солидуса составляла ± 1 К. Результаты и обсуждение Оценку поведения системы «кристалл - - расплав» в широком диапазоне концентраций легирующей добавки при выращивании кристаллов LiNbO 3 : Zn проводили с использованием оценочного коэффициента распределения Коэф. Его использование обусловлено целым рядом факторов, подробно рассмотренных в [ 6 ]. Равномерность распределения легирующего элемента вдоль оси роста кристалла LiNbO 3 : Zn оценивалось с использованием параметра АС = Св - Сн. В таблице приведены концентрация цинка в расплаве Ср, концентрация цинка в верхней части кристалла С в, параметр А С = С в - С н и значения оценочного эффективного коэффициента распределения Коэф. Из таблицы видно, что Коэф во всем исследованном интервале концентраций примеси меньше единицы, зависимость его от концентрации цинка в расплаве немонотонна и имеет тенденцию к снижению по мере роста концентрации цинка в расплаве. Данные по величине коэффициента распределения при выращивании кристаллов LiNbO 3 : Zn в литературе малочисленны и противоречивы. Так, в работах [2] и [7] Кр= 1,2, а в работе [ 8 ] — Кр< 1. Причем данные работы [ 8 ] в целом близки к нашим результатам. Рисунок 1, а иллюстрирует зависимость Коэф от концентрации цинка в расплаве. На зависимости Коэф ( С р) можно выделить три основных участка. На первом участке, располагающемся в интервале концентраций 4,0 < С р 619