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

Применение сегнетоэлектрических кристаллов ниобата лития в оптоэлектронике, интегральной и квантовой оптике ограничено возникновением в них при прохождении лазерного луча фоторефрактивного эффекта. Фоторефрактивный эффект напрямую связан с дефектной структурой кристаллов и проявляется в локальном изменении показателя преломления в освещенной области [1]. Структурные исследования показали, что состав реальных кристаллов ниобата лития отличен от стехиометрического, и какрезультат такие кристаллы обладают большим количеством собственных дефектов [2]. Как правило, дефектность обусловлена избытком атомов ниобия и дефицитом атомов лития. Примесные и собственные дефекты участвуют в создании поля пространственного заряда при протекании фототока в освещённой области кристалла. Нескомпенсированные электрические поля являются причиной изменения показателя преломления [3]. С целью изменения степени дефектности варьируются условия синтеза кристаллов, а также легирование ниобата лития. Для получения стойких к оптическим повреждениям кристаллов их легируют нефоторефрактивными примесями (Zn, Mg, Er, Tb и т. д.). Легирование кристаллов может осуществляться различными методами, и в каждом отдельном случае необходим анализ модели внедрения примесных атомов в решётку кристалла и степени упорядочения катионной подрешётки [1]. Монокристаллы LiNbO3 выращивались методом Чохральского в воздушной атмосфере на установке «Кристалл- 2». В настоящее время разработаны три основных метода легирования: твердофазный, прямой и гомогенный. Целью данной работы было изучение структурных изменений, возникающих в кристаллах ниобата лития при легировании их различными катионами, и анализ влияния способа синтеза на степень дефектности структуры. Порошковые образцы ниобата лития рентгенографировались на дифрактометре «ДРОН-6» в CuKa-излучении, монохроматизированном кристаллом пиролитического графита. Кристалл-монохроматор устанавливался в первичных лучах. Рентгенограммы сканировались с шагом 0,02 °. Образцы для исследований были предоставлены Институтом химии и технологии редких элементов и минерального сырья (ИХТРЭМС) Кольского научного центра РАН. На рисунке 1 представлены рентгенограммы образцов, полученных методом прямого легирования цинком, магнием, тербием и эрбием и гомогенным легированием цинком и магнием. Кристаллы ниобата лития относятся к гексагональной сингонии (a = b Ф c , a = в = 90 °, у = 120 °), и первое отражение появляется под углом рассеяния 23,7 °, являясь при этом наиболее интенсивным. Однако на всех полученных рентгенограммах в области углов рассеяния от 11 до 22 ° и с 25,3 до 31 ° наблюдаются отражения от второй фазы. На рис. 2 показан первый из указанных выше интервалов для ниобата лития, легированного тербием, на рентгенограммах которого отражения данной фазы наиболее интенсивны. Индицирование, выполненное по 8 линиям, показало, что данная фаза относится к моноклинной сингонии: а = 5,39 (0,03) A, b = 5,10 (0,02) A, c = 7,32 (0,04) A, в = 85,7 (0,6) °, V = 200 (1) А3. Критерий де Вольфа равен 20. Результаты индицирования приведены в табл. 1. Рис. 1. Рентгенограммы легированного ниобата лития. Выделена область наиболее заметного взаимного перераспределения интенсивностей отражений 494