Труды КНЦ вып.3 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 1/2019(10))

позиции основных (Nb 5+ , Li + ) и легирующих катионов в структуре кристалла LiNbO 3 . При этом катионы Mg 2+ склонны занимать позиции катионов Li + и вакантные октаэдры идеальной структуры стехиометрического состава, а также вытеснять дефекты Nb Li , являющиеся наиболее глубокими электронными ловушками в номинально чистых кристаллах. Катионы Fe 3+ располагаются обычно в позициях катионов Nb 5+ идеальной структуры. Такое двойное легирование приводит к заметному изменению параметров элементарной ячейки кристалла. При этом добавление намного меньшего количества ионов Fe (1 мол. %) по сравнению с количеством ионов Mg 2+ (5 мол. %) ведет к увеличению параметров элементарной ячейки [7]. Даже незначительное содержание многозарядного катиона Fe 3+ (0,009 мол. %) в кристалле ниобата лития может привести к существенным изменениям свойств кристаллов [8]. При этом изменения в кристалле двойного легирования могут наступить при более низких концентрациях легирующей добавки Mg, чем в кристалле одинарного легирования. Таким образом, можно существенно понизить «пороговую» концентрацию катионов Mg 2+ , что важно для получения композиционно однородных монокристаллов с максимально низким эффектом фоторефракции. Легирование кристалла LiNbO 3 катионами Mg 2+ уменьшает коэффициент вхождения (К р ) катионов Fe 3 + с 0,85 до 0,5 [8]. Двойное легирование «нефоторефрактивными» и «фоторефрактивными» катионами способствует уменьшению электронно-дырочной комбинации и тем самым приводит к изменению фоторефрактивных свойств кристалла LiNbO 3 [8]. Причем микроскопическое подавление фоторефракции в кристаллах LiNbO 3 : Mg : Fe происходит за счет легирования магнием, поскольку наблюдается изменение позиций катионов Fe 3+ в кристаллической решетке LiNbO 3 [9, 10]. Полученные нами коноскопические картины свидетельствуют о высокой композиционной и оптической однородности кристалла LiNbO 3 : Mg (5,05) : Fe (0,009). Картины как при малой (1 мВт), так и при большой (90 мВт) мощности лазерного излучения практически соответствуют стандартным коноскопическим картинам одноосного кристалла. Однако на коноскопической картине при мощности излучения 90 мВт наблюдаются некоторые аномалии в виде размытости изображения, проявления спекл-структуры при отсутствии четких контуров интерференционных полос. Все это свидетельствует о наличии структурных искажений, в том числе микроструктур (кластеров), образующихся вследствие неравномерного вхождения легирующей добавки в структуру в процессе роста кристалла LiNbO 3 и его последующей электродиффузионной обработки. Полученные данные ФИРС свидетельствуют о малом эффекте фоторефракции — спекл-структура картины ФИРС не раскрывается даже при мощности лазерного излучения в 160 мВт. В таблице приведены значения частот, интенсивностей и ширин линий, соответствующих валентным колебаниям ОН-групп, экспериментально наблюдаемых в ИК-спектре поглощения. Из рисунка и таблицы видно, что практически все линии в спектре ИК-поглощения кристаллов LiNbO 3 : Mg (5,05) : Fe (0,009 мол. %) уже, чем соответствующие линии в спектре конгруэнтного кристалла. 25