Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 6/2018(9))

A. M. Shuvalova1, A. A. Yanichev2, A. A. Gabain2 f Apatity Branch of Murmansk State Technical University 2 I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre “KSC of the RAS”, Apatity, Russia PHOTOELECTRIC FIELDS IN LITHIUM NIOBATE SINGLE CRYSTALS OF DIFFERENT COMPOSITION Abstract The values of the photovoltaic and diffusion fields intensities in nominally pure lithium niobate single crystals of stoichiometric (R = Li/Nb = 1) and congruent (R = 0,946) compositions and congruent composition doped with Er3+, B3+, Gd3+, Y3+, Cu2+, Zn2+, Mg2+ cations were determined by the parameters of scattered light at wavelengths 476,5, 488, 514,5 and 532 nm. It is shown that at a wavelength of the exciting radiation 514,5 nm the maximum value of the photovoltaic field is reached. At the same time, stoichiometric crystal is characterized by the lowest value of the photovoltaic field (at 476,5 and 488 nm). With an increase in the wavelength of the exciting radiation (514,5 and 532 nm) crystal LiNbO 3 :Zn [0,018 wt.%] is possessed by the lowest ones. Keywords: lithium niobate single crystal, photorefraction, photovoltaic field, diffusion field. Введение Контроль свойств монокристаллов ниобата лития (НЛ) путем легирования продолжает оставаться одним из перспективных способов получения новых материалов, обладающих более высокими электрооптическими и нелинейно-оптическими коэффициентами и повышенной стойкостью к фоторефракции. Ниобат лития является одним из современных и востребованных материалов для создания кристаллов с уникальными электрическими, оптическими и акустическими свойствами. Монокристаллы ниобата лития широко используются на рынке телекоммуникаций, в оптических модуляторах, как нелинейные оптические кристаллы для удвоения частоты лазерного излучения, в нелинейной оптике, устройствах модуляции добротности Q оптического резонатора лазеров, акустооптических устройствах, для изготовления оптических волноводов и т. д. [1-3]. При взаимодействии с лазерным излучением в кристалле возникает пространственное разделение заряда, что является причиной возникновения внутреннего электрического поля, а также локальных изменений показателя преломления Ап. Последние два фактора приводят к проявлению фоторефрактивного эффекта (ФЭ), который в свою очередь является непосредственной причиной фоторефрактивного (фотоиндуцированного) рассеяния света (ФРРС, ФИРС). По параметрам индикатрисы этого рассеяния можно экспериментально оценить фотоэлектрические поля в кристалле, что необходимо для количественной характеристики фоторефрактивного эффекта. В дальнейшем результаты подобных исследований используются для синтеза функциональных материалов с заданными свойствами [4]. Ниобат лития представляет собой фазу переменного состава, что дает возможность варьировать стехиометрию кристалла и легировать его различными компонентами, а, следовательно, управлять свойствами. Так, например, легирование НЛ катионами «нефоторефрактивных» примесей (Zn, B, Gd, Y, Mg и др.) приводит к уменьшению величины фоторефрактивного эффекта. В свою очередь, легирование катионами «фоторефрактивных» примесей (Cu, Fe и др.) позволяет повысить фоторефрактивный отклик кристалла, что, например, необходимо при использовании НЛ для голографической записи информации. 86