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

проявлением фоторефрактивного эффекта вследствие перезарядки катионов меди под действием лазерного излучения. При увеличении концентрации Gd край фундаментального поглощения кристаллов LiNbO 3 :Gd сдвигается в коротковолновую область. Край поглощения кристаллов LiNbO 3 :Cu:Gd сильно сдвинут в длинноволновую область, и выше 700 нм наблюдается широкая полоса поглощения. Отличие спектров поглощения кристаллов LiNbO 3 :Cu:Gd от кристаллов LiNbO 3 :Cu объясняется отличием дефектной структуры: в кристаллах LiNbO 3 :Cu:Gd имеет место конкуренция за позиции лития между катионами меди и гадолиния, что приводит к изменению количества и типа электронных дефектов. Несмотря на неравновесные процессы кристаллизации, при росте кристаллов LiNbO 3 :Cu:Gd обнаружен состав четырехкомпонентной системы Li2O-Nb2O5-CuO-Gd2O3, позволяющий выращивать кристаллы с высокой композиционной и оптической однородностью. При исследовании макро- и микроструктуры as-grown кристаллов L iNbO 3 :Cu:Gd и L iNbO 3 Gd получена информ ация о фи зико-химических характеристиках системы кристалл — расплав и механизмах роста кристаллов. Кристаллизация кристаллов LiNbO 3 :Cu:Gd носит весьма неравновесный характер: в системе расплав — кристалл обнаруживается способность к самоорганизации, приводящая к формированию классических фрактальных структур, близких по форме к треугольнику Серпинского. Материалы на основе кристаллов LiNbO 3 :Gd — потенциальные материалы для преобразования и модуляции лазерного излучения, а кристаллы LINBO 3 :Gd,Cu — для лазерных затворов и голографической записи информации. Впервые на примере кислородно-октаэдрических структур типа перовскита и псевдоильменита однозначно экспериментально подтвержден и термодинамически обоснован эффект ассоциации дефектов (носителей) при осуществлении ионной проводимости в определенном температурном интервале. Для этого выполнено детальное исследование диэлектрических свойств и проводимости кристалла SrTiO3 и кристаллов LiNbO 3 :Zn, Mg в диапазоне температуры ~ 300-900 K. Экспериментальные данные для кристаллов SrTiO3 и кристаллов LiNbO 3 :Zn, Mg однозначно подтверждают ассоциацию дефектов при высоких величинах ионной проводимости, по крайней мере для случая кислородно­ октаэдрических структур (типа LiNbO3 и SrTiO3). Причем эффект ассоциации дефектов при сравнительно высоких температурах и высокой ионной проводимости не зависит от конкретных особенностей структуры кристалла (структура перовскита — кристалл SrTiO 3 и структура псевдоильменита — кристалл LiNbO3) и от типа носителя (O2- или Li+) и, вероятно, распространяется на любые структуры с ионной проводимостью. Показано, что при высоких величинах ионной проводимости и, соответственно, высокой концентрации дефектов в ионных проводниках существует температурная область, в которой ионные ассоциаты определяют характер ионного транспорта наряду с одиночными носителями заряда. При этом резко возрастает энтальпия активации проводимости Ha . Предельная температура существования ионных ассоциатов (T*) — это температура, при которой kT*> E c , где E c — энергия связи ассоциата. При T > T* ионные ассоциаты разрушаются и ионная проводимость опять осуществляется только одиночными носителями с соответствующим уменьшением энтальпии активации проводимости Ha . Очевидно, что, чем выше величина ионной проводимости, тем ниже по температурной шкале будет температурный диапазон проявления эффекта ассоциации дефектов. Обнаруженное явление чрезвычайно важно для создания и оценки температурного интервала работоспособности ионных источников тока. Список источников 1. Abrahams S. C. Properties of Lithium Niobate. New York. 1989. 234 p 2. Gunter P. andHuignard J. P. PhotorefractiveMaterials and Their Applications. Part 1. Berlin: Springer-Verlag, 2006. 243 p 3. Prokhorov A. M., Kuz’minov Yu. S. Physics and Chemistry of Crystalline Lithium Niobate. Adam Hilger. New York, 1990. 237 p. 4. Lines, M. E.; Glass, A. M. Principles and Application of Ferroelectrics and Related Materials; Clarendon Press: Oxford, UK, 1977; p. 680. 5. Volk T., WohleckeM. LithiumNiobate. Defects, Photorefraction, and Ferroelectric Switching. Berlin: Springer, 2008. 250 p. 6. Rauber A. Chemistry and physics of lithium niobate. Current topic in materials science. V. 1. Elsevier, Amsterdam, 1978. P. 481. 7. Ryba-Romanowski W., Golab S., Dominiak-Dzik G., Palatnikov M., Sidorov N. Influence of temperature on luminescence of terbium ions in LiNbO 3 // Applied physics letters. 2001. Vol. 78, № 23. рр. 3610-3611. 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. © 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 72