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

«регулировании» содержания в кристалле структурных дефектов NbLi (катионов Nb5+, находящихся в позициях катионов Li+). В то же время легирование металлическими катионами в значительных концентрациях приводит к существенному повышению оптической и структурной неоднородности монокристалла [ 1 , 2 ]. Неметаллические катионы практически не входят в кислородные октаэдры структуры кристалла LiNbO3. Согласно нашим предварительным данным, при содержании около 1,2 мол. % В 2 О 3 в расплаве в кристалле будет присутствовать всего лишь ~ 4 10 -4 мол. % В 2 О3, что соответствует концентрации многочисленных посторонних следовых катионных примесей в LiNbO 3 (Zr, Mo, Ca, Fe, Ti, Si и др.) [1, 2]. В данной работе по спектрам КРС, чувствительным к изменению взаимодействий между структурными единицами кристалла, исследованы кристаллы LiNbO 3 : В (0,55^1,24 мол. % в шихте) в зависимости от изменения концентрации бора. Оптическая и структурная однородность кристаллов исследована методами ФИРС и лазерной коноскопии. Результаты для кристаллов, легированных бором, сравнивались с результатами, полученными для номинально чистых стехиометрических и конгруэнтных кристаллов (L iNbO ^^ и LiNbO^m- соответственно). Эксперимент Все кристаллы выращивались в воздушной атмосфере методом Чохральского на установке «Кристалл-2». Выращивание номинально чистого кристалла LiNbO 3 стехиометрического состава осуществлялось из расплава с 58,6 мол. % Li 2 O. Номинально чистые конгруэнтные кристаллы LiNbO 3 и LiNbO 3 : В (0,55^1,24 мол. % в шихте) выращивались из расплава конгруэнтного состава. Легирование при выращивании монокристаллов LiNbO 3 : В осуществлялось по методике, подробно описанной в [3]. Концентрация посторонних примесей в шихте не превышала 5 10 -4 мас. %. Спектры КРС возбуждались линией 514,5 нм аргонового лазера “Spectra Physics” (модель 2018-RM) и регистрировались спектрографом “T64000” (Horiba Jobin Yvon) с использованием конфокального микроскопа. Методика исследований ФИРС и лазерной коноскопии подробно описаны в работе [2]. Результаты и их обсуждение На рисунке 1 представлен фрагмент низкочастотного спектра КРС кристаллов LiNbOзконг и LiNbO 3 : B в геометрии рассеяния Y(ZZ)Y (А\(ТО)). Частоты линий в пределах ошибок эксперимента оставались постоянными, что свидетельствует о малости влияния изменения концентрации легирующей добавки на квазиупругие постоянные решетки исследованных кристаллов. Рис. 1. Фрагмент низкочастотного спектра КРС кристаллов LiNbOзконг (1), LiNbO 3 : B (0,55 (2), 0,69 (3), 0,83 (4), 1,24 (5) мол. % В 2 О 3 в шихте) в геометрии рассеяния y (ZZ)Y (А\(ТО)) — а; концентрационные зависимости интенсивности (I) линии с частотой 630 см -1 в спектре КРС и угла 0 раскрытия спекл-структуры ФИРС кристаллов LiNbOзконг, LiNbO 3 : B (0,55^1,24 мол. % В 2 О 3 в шихте) — б Из рисунке 2 видно, что изменения в поведении ширин спектральных линий при изменении состава шихты для выращивания кристаллов LiNbO 3 : В наблюдаются во всем спектре: в области двухчастичных состояний акустических фононов (100-150 см-1) — рис. 1, а — в области колебаний катионов, находящихся в кислородных октаэдрах ВО 6 (В — Nb, Li, легирующий катион) (200^300 см-1), в области колебаний атомов кислорода кислородных октаэдров (500^900 см-1) — рис. 2. При этом ширины линий в низкочастотной области спектра, соответствующей колебаниям катионной подрешетки, кристаллов LiNbO 3 : В меньше, чем соответствующие ширины линий спектра кристалла LiNbO^om-, и приближаются по значениям к L iNbO ^^ (рис. 2 ). 754