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

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.547-551 УДК 535 : 361 : 456.34 : 882 ИССЛЕДОВАНИЕ ТОНКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ СТРУКТУРЫ КРИСТАЛЛОВ LiNbO3 : ZNО (0,04-И,68 МОЛ. % ZNO) ПО ИК-СПЕКТРАМ ПОГЛОЩЕНИЯ В ОБЛАСТИ ВАЛЕНТНЫХ КОЛЕБАНИЙ ВОДОРОДНЫХ СВЯЗЕЙ Л. А. Бобрева, Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия Аннотация Методом ИК-спектроскопии поглощения в области валентных колебаний ОН- групп исследована серия монокристаллов LiNbO3 : ZnO (0,04^4,68 мол. % ZnO в кристалле). Установлено, что полосы поглощения с частотами 3483 и 3486 см-1 соответствуют колебаниям ((Vu)--OH -)- комплекса. Дефектному комплексу ZnNb3--OH - , присущему только кристаллу LiNbO3 : ZnO (4,68 мол. % ZnO), соответствуют полосы поглощения с частотами 3500 и 3527 см-1. Ключевые слова: ниобат лития, легирование, концентрационный порог, ИК-спектроскопия, фоторефракция, ОН-группы. INVESTIGATION OF THE FINE FEATURES OF THE STRUCTURE OF LiNbO3 : ZNО (0,04-И,68 MOL. % ZNO) BY IR ABSORPTION SPECTRA IN THE VALENCE VIBRATION RANGE OF HYDROGEN BONDS L. A. Bobreva, N. V. Sidorov, M. N. Palatnikov I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre “Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences”, Apatity, Russia Abstract A series of LiNbO3 : ZnO (0,04^4,68 mol % ZnO in crystal) crystals have been researched by IR spectroscopy in the area of stretching vibrations of ОН- groups. Absorption bands with frequencies 3483 and 3486 cm-1were detected to correspond to vibrations of ((Vu)--OH -) complex. Absorption bands with frequencies 3500 and 3527 cm-1 correspond to a defect complex ZnNb3--OH - , a characteristic of the crystal LiNbO3 : ZnO (4,68 mol % ZnO). Keywords : lithium niobate, doping, concentration threshold, IR-spectroscopy, photorefraction, OH-groups. В последние годы в ведущих научных центрах Европы, Китая, Южной Кореи и Японии наблюдается всевозрастающий интерес к получению оптическивысокосовершенных нелинейно-оптических монокристаллов ниобата лития (LiNbO 3 ) с низким эффектом фоторефракции (optical damage) для различных приложений в оптике. Эффект фотоиндуцированного изменения показателей преломления приводит к существенным искажениям волнового фронта распространяющегося в кристалле лазерного и широкополосного излучения и является негативным фактором для его генерации и преобразования [1]. Уменьшение фоторефрактивных свойств кристалла ниобата лития осуществляется обычно путем легирования кристалла «нефоторефрактивными» металлическими примесями (Zn, Mg, In и др.), не изменяющими своего зарядового состояния под действием света. «Нефоторефрактивные» катионы способныуменьшать в кристалле количество дефектов с локализованнымина них электронами, основными из которых являются дефектыNbLi - - катионы ниобия, находящиеся в регулярных позициях катионов лития. При этом происходит образование новых комплексных дефектов в структуре кристалла, которые значительно понижают фотоэлектрические поля в кристалле, определяющие величину эффекта фоторефракции [1, 2-5]. Одним из факторов, существенно влияющим на эффект фоторефракции, особенно при низких его значениях, является наличие в кристалле LiNbO3 гидроксильных групп (ОН-) [1, 6-8]. Монокристаллы LiNbO3 любого состава, выращенные в воздушной атмосфере, всегда содержат ОН--группы, наличие которых приводит к повышению эффекта фоторефракции и электропроводности кристалла, что является негативным фактором для использования кристаллов в нелинейной оптике. В этой связи актуальной задачей является исследование влияния концентрации и вида «нефоторефрактивных» катионов на особенности локализации протонов в структуре кристалла LiNbO3. Существенную информацию об особенностях локализации протонов в структуре кристалла LiNbO 3 могут дать инфракрасные (ИК) спектры поглощения в области валентных колебаний ОН--групп. В данной работе методом ИК-спектроскопии поглощения в области валентных колебаний ОН-групп исследованы структурные особенности серии монокристаллов LiNbO3 : ZnО (0,04^4,61 мол. % ZnO в кристалле). 547