Труды КНЦ вып. 5(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 2/2021(12)

Н а р и с у н к е п р е д с т а в л е н ы с п е к т р ы ф о т о л ю м и н е с ц е н ц и и в б л и ж н е й И К - о б л а с т и к р и с т а л л о в н и о б а т а л и т и я : а — с т е х и о м е т р и ч е с к о г о ( Ы К Ь 0 3 стех) и к о н г р у э н т н о г о ( Ы К Ь 0 3 конг) с о с т а в о в , а т а к ж е с п е к т р к р и с т а л л а , в ы р а щ е н н о г о п о м е т о д и к е H T T S S G и з к о н г р у э н т н о г о р а с п л а в а с д о б а в л е н и е м 6 ,0 м а с . % К 2 О ( L i N b 0 3 :K 2 0 ); б — L iN b 0 3 :Z n ( 0 ,0 4 и 6 ,5 0 м о л . % Z n O в к р и с т а л л е ) о т н о с и т е л ь н о Ы К Ь 0 3 конг; в — L i N b 0 3 : M g ,Z n ( п р я м о е и г о м о г е н н о е л е г и р о в а н и е ) о т н о с и т е л ь н о L iN b 0 з к о н г . В с е с п е к т р ы с о с т о я т и з ш и р о к о г о л ю м и н е с ц е н т н о г о м а к с и м у м а п р и 1 ,4 —1 ,5 э В , с л о ж н а я ф о р м а к о т о р о г о г о в о р и т о в к л а д е н е с к о л ь к и х и н д и в и д у а л ь н ы х м а к с и м у м о в . В б л и ж н е й И К - о б л а с т и с п е к т р а п р и р о д у л ю м и н е с ц е н ц и и с в я з ы в а ю т с и з л у ч а т е л ь н о й р е к о м б и н а ц и е й н а п о л я р о н н ы х ц е н т р а х с в е ч е н и я в к р и с т а л л и ч е с к о й с т р у к т у р е к р и с т а л л о в н и о б а т а л и т и я [ 1 0 ]. Е, эВ Е, эВ Е, эВ Спектры фотолюминесценции кристаллов ниобата лития: а — L i l ^ s ^ x (1), LiNb 0 3 :K 2 0 ( 6,0 мас. % К 20 ) (2), L i l ^ s ™ ( 3 ); б — LiNb 0 3 :Zn (0,04 мол. % Zn0) (1), LiNb 0 3 :Zn (6,50 мол. % Zn0) (2), LiNb0зконг (3); с — LiNb 0 3 :Mg,Zn (прямое легирование) (1), LiNb 0 3 :Mg,Zn (гомогенное легирование) (2), LiNb0зконг (3) И з р и с у н к а ( а ) в и д н о , ч т о в з а в и с и м о с т и о т с о с т а в а к р и с т а л л а и з м е н я е т с я и н т е н с и в н о с т ь с в е ч е н и я с п е к т р а , н о п р и э т о м е г о ф о р м а н е з а в и с и т о т с т е х и о м е т р и и к р и с т а л л а . Т а к , в к р и с т а л л е L iN b 0 з к о н г , в к о т о р о м п р е и м у щ е с т в е н н о п р е о б л а д а ю т д е ф е к т ы N b u ( ~ 6 ,0 м о л . % [ 3 ] ) , ф о т о л ю м и н е с ц е н ц и я и н т е н с и в н е е о т н о с и т е л ь н о к р и с т а л л а L iN b 0 з с т е x . Д а н н ы е х о р о ш о с о г л а с у ю т с я с д а н н ы м и р а б о т ы [ 1 0 ] , в к о т о р о й с в е ч е н и е о т L iN b 0 з к о н г п р е о б л а д а е т н а д л ю м и н е с ц е н ц и е й L iN b 0 з с т е x . В к р и с т а л л е , в ы р а щ е н н о м п о м е т о д и к е H T T S S G , н а б л ю д а е т с я у с и л е н и е и н т е н с и в н о с т и с в е ч е н и я в 2 ,7 р а з а о т н о с и т е л ь н о L iN b 0 з к о н г . В р а б о т е [ 1 1 ] м а к с и м у м п р и 1 ,5 5 э В с о о т в е т с т в у е т п о л я р о н н о й л ю м и н е с ц е н ц и и , с в я з а н н о й с N b L i. И н т е н с и в н о с т ь д а н н о й п о л о с ы и з л у ч е н и я ч у в с т в и т е л ь н а к ф и з и ч е с к о - х и м и ч е с к о м у в о з д е й с т в и ю и р а с т е т п о с л е в о с с т а н о в и т е л ь н о г о о т ж и г а в и н е р т н о й а т м о с ф е р е H 2 и л и п р и о с в е щ е н и и в о с с т а н о в л е н н ы х к р и с т а л л о в п р и в о д и т к р а з р у ш е н и ю б и п о л я р о н н о й п а р ы N bN b 4+- N b u 4+ н а м е л к и е п о л я р о н н ы е с о с т о я н и я т и п а N b u 4+ [5 , 1 1 ]. В L i N b 0 3 :K 2 0 н а б л ю д а е т с я м а к с и м а л ь н а я к о н ц е н т р а ц и я г и д р о к с и л ь н ы х г р у п п О Н и с о о т в е т с т в е н н о с в я з а н н ы х с н и м и к о м п л е к с н ы х д е ф е к т о в [ 1 2 ] . Т а к а я о с о б е н н о с т ь м о ж е т п р и в о д и т ь к у в е л и ч е н и ю и з л у ч а т е л ь н о й р е к о м б и н а ц и и п о л я р о н н о й л ю м и н е с ц е н ц и и д а н н о г о к р и с т а л л а . И з м е н е н и е п о л я р о н н о й л ю м и н е с ц е н ц и и в з а в и с и м о с т и о т к о н ц е н т р а ц и и Z n о т н о с и т е л ь н о L iN b 0 з к о н г п о к а з а н о н а р и с у н к е ( б ) . П р и к о н ц е н т р а ц и и Z n = 0 ,0 4 м о л . % ( д о п е р в о г о п о р о г о в о й з н а ч е н и я Z n 0 < 3 ,0 0 м о л . % ) п р о и с х о д и т п а д е н и е и н т е н с и в н о с т и с в е ч е н и я в с е г о с п е к т р а к р и с т а л л а L i N b 0 3 :Z n ( 0 ,0 4 м о л . % Z n 0 в к р и с т а л л е ) . П р и в ы с о к о й к о н ц е н т р а ц и и ц и н к а ( Z n = 6 ,5 м о л . % ) п о л я р о н н а я л ю м и н е с ц е н ц и я к р и с т а л л а L i N b 0 3 :Z n ( 6 ,5 м о л . % Z n 0 в к р и с т а л л е ) у в е л и ч и в а е т с я и п р е т е р п е в а е т р я д и з м е н е н и й : п р о и с х о д и т т у ш е н и е п о л о с и з л у ч е н и я в о б л а с т и 1 ,5 —1 ,7 э В и с м е щ е н и е л ю м и н е с ц е н т н о г о г а л о н а 0 ,0 2 э В в с т о р о н у н и з к о э н е р г е т и ч е с к о й о б л а с т и с п е к т р а . Т а к а я р а з н и ц а м о ж е т б ы т ь о б у с л о в л е н а в л и я н и е м к а т и о н а ц и н к а п р и в н е д р е н и и в к р и с т а л л и ч е с к у ю с т р у к т у р у к р и с т а л л а . Т а к , д о п е р в о г о п о р о г о в о г о з н а ч е н и я Z n 0 < 3 ,0 м о л . % п р о и с х о д и т п л а в н о е в ы т е с н е н и е N b и з л и т и е в ы х п о з и ц и й , т е м с а м ы м у м е н ь ш а е т с я к о н ц е н т р а ц и я с о б с т в е н н ы х д е ф е к т о в ( N b u , V l ) . С л е д о в а т е л ь н о , п о л я р о н н ы й в к л а д в л ю м и н е с ц е н ц и ю в б л и ж н е й И К - о б л а с т и с п е к т р а у м е н ь ш а е т с я , ч т о м ы н а б л ю д а е т н а р и с у н к е ( б ). П р и 3 < Z n < 5 м о л . % н а б л ю д а е т с я п о л н о е в ы т е с н е н и е д е ф е к т о в N b u [3 ], т е м с а м ы м д о л ж н о п р о и с х о д и т ь п о л н о е о т с у т с т в и е п о л я р о н н о й л ю м и н е с ц е н ц и и , с в я з а н н о й с д е ф е к т а м и N b L i, к о т о р а я , в о з м о ж н о , 2 3 6

RkJQdWJsaXNoZXIy MTUzNzYz