Труды КНЦ вып.4(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 3/2020(11)

DOI: 10.37614/2307-5252.2020.3.4.019 УДК 548.736.442, 620.179.152.1 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ЛЕГИРОВАНИЯ НА СТРУКТУРНЫЕ ДЕФЕКТЫ В LiNbO 3 М. Н. Палатников 1 , А. В. Кадетова 1 , Л. А. Алёшина 2 , О. В. Сидорова 2 1 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ «Кольский научный центр РАН», Апатиты, Россия 2 Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск, Россия Аннотация Рентгенографическими методами исследовались изменения структурного состояния кристаллов ниобата лития при гомогенном легировании их магнием в области 5 мол. %. Было установлено, что изменения в структуре кристаллов LiNbO 3 : Mg происходят не только в области дефекта внедрения, но и в области основного мотива структуры: изменяются длины связей в октаэдрах основного мотива и расстояния Nb-Li вдоль полярной оси кристалла. При этом магний, внедряясь в вакантный литиевый октаэдр, сильнее искажает форму октаэдра, чем ниобий. Ключевые слова: ниобат лития, рентгеноструктурный анализ, дефекты, структурные характеристики. ANALYSIS OF DOPING INFLUENCE ON STRUCTURAL DEFECTS IN LiNbO 3 M. N. Palatnikov 1 , A. V. Kadetova 1 , L. A. Aleshina 2 , O. V. Sidorova 2 1 Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of FRC “ Kola Science Centre RAS ” , Apatity, Russia ■'"Petrozavodsk State University, Petrozavodsk, Russia Abstract Changes in a structural state of homogeneous doped lithium niobate crystals with magnesium in the region of 5 mol. % were studied by X-ray diffraction methods. It was found that the changes in the structure of LiNbO 3 : Mg occured not only in the region of the impurity defect, but also in the region of the main motive of the structure. Bond lengths in the octahedra of the main motive and the Nb-Li distance along the polar axis of the crystal changed. The magnesium introduced into the vacant lithium octahedron distorted the shape of the octahedron more strongly than niobium. Keywords: lithium niobate, X-ray diffraction study, defect structure, structural characteristics. В настоящее время коллективами учёных во всем мире ведётся исследование легированных кристаллов ниобата лития и поиск такой легирующей примеси, концентрации и технологии легирования, которые бы обеспечили получение высокосовершенных кристаллов, стойких к оптическим повреждениям [1, 2]. Особенности кислородно-октаэдрической структуры ниобата лития допускают легирование кристаллов различными элементами начиная от Н+ с валентностью +1 и заканчивая редкоземельными катионами с валентностью +3. Сильно легированные нефоторефрактивными примесями (Zn, Mg, In, Се, Er, Tb и др.) кристаллы обладают низким эффектом фоторефракции и низкими значениями напряженности коэрцитивного поля. Такие кристаллы перспективны в качестве оптических материалов для преобразования лазерного излучения на искусственно созданных периодически поляризованных доменах субмикронных размеров. В связи с этим одной из актуальных задач на данный момент является изучение вызванных нестехиометрией или легированием изменений структуры и свойств кристаллов ниобата лития (LiNbO 3 ). Современные неразрушающие прямые методы исследования тонкой и атомной структур кристаллических материалов позволяют с прецизионной точностью зафиксировать тонкие детали их строения и дают надежную информацию о структурной обусловленности физических свойств таких кристаллов. Интерес к исследованию кристаллов, легированных высокими концентрациями магния в области пороговых ~ 5 мол.%, обусловлен тем, что они обладают высокой стойкостью к оптическим повреждениям, в результате чего появляется возможность использования их в оптических преобразователях на периодически поляризованных структурах [3]. 87