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

Эффект фоторефракции (эффект фотоиндуцированого изменения показателей преломления) возникает в освещённой области кристалла в результате пространственного переноса электронов примесных элементов и электронов, связанных с дефектами кристалла, и их последующего захвата на глубоких уровнях в запрещенной зоне с образованием электрического поля пространственного заряда. При этом в кристалле происходит формирование сильных нескомпенсированных электрических полей, изменяющих его показатели преломления в месте прохождения лазерного излучения, что, в свою очередь, приводит к неконтролируемой деградации фронта проходящей через кристалл электромагнитной волны. Повышение стойкости кристалла LiNbO 3 к повреждению лазерным излучением обычно осуществляют путем его легирования металлическими «нефоторефрактивными» элементами (Zn, Mg, Gd и др.) [1-5], которые локализуются в октаэдрических О 6 -пустотах структуры, а также путем легирования неметаллическими катионами малого радиуса (в частности, бором), которые локализуются в тетраэдрических О 4 -пустотах структуры [5-10]. Легирование катионами металлов, в частности цинком, приводит к вытеснению легирующей добавкой точечных дефектов NbLi, являющихся глубокими электронными ловушками [1, 4, 5, 11]. При этом влияние легирующего катиона с ростом его концентрации на свойства монокристалла носит пороговый характер [1-5, 11]. В свою очередь, легирование катионами химически активного элемента бора приводит к значительному изменению структуры расплава и, как следствие, к изменению физических свойств кристалла LiNbO 3 [ 8 ]. Исследованию свойств кристаллов LiNbO 3 : Zn и LiNbO 3 : B посвящен ряд работ [1-15]. Для качественной экспрессной оценки эффекта фоторефракции в кристаллах обычно регистрируют картины фотоиндуцированного рассеяния света (ФИРС) [12]. Однако регистрация картин ФИРС не позволяет выявить количественный вклад фотоэлектрических полей (фотовольтаического (Epv) и диффузионного (E d )) в эффект фоторефракции. В настоящей работе, с целью изучения влияния особенностей дефектной структуры кристаллов ниобата лития разного состава и генезиса на особенности их фотоэлектрических полей по параметрам индикатрисы ФИРС с использованием подхода, предложенного в работе [16], выполнены расчёты величин Epv и E d . Эксперимент Исследованные кристаллы ниобата лития были выращены в воздушной атмосфере методом Чохральского на установке «Кристалл-2». Кристалл стехиометрического состава (LiNbOзстех.) был выращен из расплава с избытком оксида лития (58,6 мол. % Li 2 O) [ 8 ], кристалл конгруэнтного состава (LiNbOзконг.) — из расплава конгруэнтного состава (48,6 мол. % Li 2 O) [ 8 ]. Гранулированную шихту конгруэнтного состава для выращивания серии кристаллов LiNbO 3 : Zn (0,04, 0,07, 1,19, 1,39 и 2,01 мол. % ZnO в кристалле) получали из смеси Li 2 CO 3 : Nb 2 O 5 : ZnO [4]. Гранулированную шихту конгруэнтного состава для выращивания кристаллов LiNbO 3 : B (0,55 и 0,83 мол. % B 2 O 3 в шихте) получали из смеси Li 2 CO 3 : Nb 2 O 5 : B 2 O 3 [13]. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2022. Т. 13, № 1. С. 252-259. Transactions of the Kala Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2022. Vol. 13, No. 1. P. 252-259. Рис. 1. Схема установки для определения интенсивности и угла фотоиндуцированного рассеянного излучения: 1 — лазер Spectra Physics 2018-RM; 2 — светонепроницаемая камера; 3 — кристалл; 4 — фотодиод; 5 — мультиметр [14, 16] © Титов Р. А., Сидоров Н. В., Теплякова Н. А., Габаин А. А., Палатников М. Н., 2022 253