Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2022(13))

лития является наличие в кристаллической решетке точечных собственных и примесных дефектов, а также сложных дефектных комплексов. Регулирование плотности дефектов и их типа является актуальной задачей современного оптического материаловедения и ростовых технологий. Важным точечным дефектом кристаллической решетки кристалла ниобата лития является ниобий в позиции лития — Nbbi. В стехиометрическом кристалле LiNbO 3 его количество минимально, а в конгруэнтном кристалле — максимальное (~ 1 мол. %) [2]. Для сохранения электронейтральности решётки кристалла на один дефект NbLi образуется четыре вакансии по литию Vli (модель литиевых вакансий), либо на пять дефектов NbLi приходится четыре дефекта VNb (модель ниобиевых вакансий) [2]. Считается, что модель литиевых вакансий является доминирующей. При комнатной температуре стабильна синглетная биполярная пара NbNb-NbLi в отожжённых в вакууме кристаллах ниобата лития [2]. В слаболегированных кристаллах LiNbO 3 : Mg и LiNbO 3 : Zn происходит изоморфное внедрение легирующего элемента в позиции лития и при этом уменьшается количество дефектов NbLi. В сильно легированных кристаллах LiNbO 3 : Mg и LiNbO 3 : Zn может образоваться дефект самокомпенсации MeLi — MeNb (Ме — легирующий элемент) [3]. Совокупность дефектов в сегнетоэлектрике образуют в запрещенной зоне кристалла донорные и акцепторные уровни энергии разного залегания. При возбуждении в области фундаментального поглощения это приводит к перераспределению фотовозбуждённых носителей заряда по излучательным и безызлучательным каналам релаксации, что ведёт к множеству разнообразных путей их релаксации через локализованные уровни энергии. Фотолюминесценция позволит установить характер этих путей и их зависимость от различных факторов, структурных и технологических. В данной работе представлено исследование влияния состава, типа легирующего элемента, его концентрации, технологии синтеза шихты и метода легирования на оптические свойства кристаллов ниобата лития различного состава и генезиса. Исследовались кристаллы, полученные методом Чохральского в воздушной атмосфере на установке «Кристалл-2». Номинально чистые кристаллы были получены из расплава с различным содержанием Li 2 O: 58,6 и 48,6 мол. % ^ ^О зс тех . и LiNbOзконг. соответственно). Легирование осуществлялось тремя методами: прямым, гомогенным и твердофазным. Прямой метод заключается в добавлении оксида металла в гранулированную шихту ниобата лития перед наплавлением тигля. При гомогенном легировании для получения шихты используют прекурсор Nb 2 Os : Me. Твердофазное легирование подробно описано в работе [4]. Состав легированных кристаллов приведен в таблице. Гомогенизация расплава достигалась путём выдержки в течение 2 ч на « 200 °С выше температуры кристаллизации. Грануляция шихты ниобата лития осуществлялась по методике, разработанной в Институте химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра Российской академии наук [4]. Подробно методика выращивания монокристаллов и приготовление шихты описаны в работах [5, 6 ]. Концентрация следовых примесей составляла Mn, V, Mg, Sn, Cu, Pb, Ni, Cr, Co, Mo, Si, Fe, Ti, Al, Ca < 10-4-10-3 вес. %. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2022. Т. 13, № 1. С. 235-240. Transactions of the Коіа Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2022. Vol. 13, No. 1. P. 235-240. Состав легированных кристаллов ниобата лития различного генезиса Кристалл Методы выращивания монокристаллов LiNbO 3 : Zn Прямое легирование: 0,07 и 4,52 мол. % Гомогенное легирование: 4,69 мол. % LiNbO3 : Mg Прямое легирование: 0,19 мол. % Твердофазное легирование: 5,29 мол. % Гомогенное легирование: 5,29 мол. % Монодоменизация кристаллов осуществлялась методом высокотемпературного электродиффузионного отжига, контроль степени монодоменности — методом анализа частотной зависимости электрического импеданса и путем определения величины статического пьезомодуля (^зззст) кристаллической були. © Смирнов М. В., Сидоров Н. В., Палатников М. Н., Пикулев В. Б., 2022 236