Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2023(14))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 1. С. 69-73. Transactions of the Kala Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 1. P. 69-73. Научная статья УДК 535.375.54 doi:10.37614/2949-1215.2023.14.1.012 ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ МОНОКРИСТАЛЛОВ НИОБАТА ЛИТИЯ ОДИНАРНОГО И ДВОЙНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ — ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ Михаил Николаевич Палатников1, Николай Васильевич Сидоров2, Владимир Абрамович Сандлер3, Ольга Викторовна Макарова4, Наталья Александровна Теплякова5, Ирина Викторовна Бирюкова6, Софья Михайловна Маслобоева7, Александра Владимировна Кадетова 8 1-8Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия 1m.palatnikov@ksc.ru, https://orcid.org/0000-0001-9686-0563 2n. sidorov@ksc.ru 3v. sandler@ksc. ru 4o.makarova@ksc.ru, https://orcid.org/0000-0002-3310-8830 5n.tepliakova@ksc.ru 6i.biriukova@ksc.ru 7s.masloboeva@ksc.ru, https://orcid.org/0000-0001-9954-8479 8ttyc9@mail.ru Аннотация По единой методике выращены серии из шести кристаллов LiNbO3:Tb ([Tb] = 0,1-2,89 мас. %) и семи кристаллов LiNbO3:Er ([Er] = 0,08-2,71 мас. %). Проведены сравнительные исследования оптической однородности и оптической стойкости кристаллов LiNbO3:Tb и LiNbO3:Er различного химического состава. Методами полнопрофильного анализа рентгенограмм поликристаллов определены периоды кристаллической решетки и проанализированы модели атомной структуры кристаллов LiNbO3:Tb и LiNbO3:Er при изменении концентрации легирующей добавки. В серии кристаллов LiNbO3:Tb впервые обнаружен концентрационный порог вблизи концентрации тербия ~ 2,2-2,3 мас. %. В серии кристаллов LiNbO3:Er концентрационный порог обнаружен вблизи концентрации эрбия ~ 2,4-2,5 мас. %. Вобласти концентрационного порога наблюдаются выраженные аномалии физико-химических, оптических и структурных характеристик. Методами оптической и атомно-силовой микроскопии в as-grown кристаллах LiNbO3:Tb и LiNbO3:Er выявлены ростовые нерегулярные и регулярные доменные микроструктуры. Методами спектроскопии КРС, ФИРС, лазерной коноскопии и оптической микроскопии изучены структурные характеристики и пороговые эффекты в кристаллах LiNbO3:Gd и LiNbO3:Gd,Cu. В кристаллах LiNbO3:Gd подавление фоторефрактивного эффекта наблюдается уже при концентрации [Gd] = 0,05 мас. %. Для кристаллов LiNbO3:Gd,Cu наблюдается отчетливый фоторефрактивный отклик, возрастающий при увеличении концентрации Cu. На примере кислородно-октаэдрических структур типа перовскита и псевдоильменита экспериментально подтвержден и термодинамически обоснован эффект ассоциации дефектов (носителей) при осуществлении ионной проводимости в определенном температурном интервале. Обнаруженное явление чрезвычайно важно для создания и оценки температурного интервала работоспособности ионных источников тока. Ключевые слова: ниобат лития, кристаллы, структура, легирование, пороговые эффекты, ионная проводимость Благодарности: статья выполнена при поддержке федерального бюджета по теме государственного задания Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук № FMEZ-2022-0016. Для цитирования: Исследование свойств монокристаллов ниобата лития одинарного и двойного легирования — функциональных материалов оптоэлектроники / М. Н. Палатников [и др.] // Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 1. С. 69-73. doi:10.37614/2949-1215.2023.14.1.012 Original article INVESTIGATION OF THE PROPERTIES OF SINGLE AND DOUBLE DOPED LITHIUM NIOBATE SINGLE CRYSTALS — FUNCTIONAL MATERIALS OF OPTOELECTRONICS Mikhail N. Palatnikov1, Nikolai V. Sidorov2, Vladimir A. Sandler3, Olga V. Makarova4, Natalya A. Teplyakova5, Irina V. Biryukova6, Sofya M. Masloboeva7, Alexandra V. Kadetova 8 1-8I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences, Apatity, Russia 1m.palatnikov@ksc.ru, https://orcid.org/0000-0001-9686-0563 2n. sidorov@ksc.ru 3v.sandler@ksc.ru © Палатников М. Н., Сидоров Н. В., Сандлер В. А., Макарова О. В., Теплякова Н. А., Бирюкова И. В., Маслобоева С. М., Кадетова А. В., 2023 69