Труды КНЦ (Технические науки вып.3/2023(14))

For citation: Bobreva, L. A. Investigation of the structural features of crystals LiNbO3:Y(0,24):Mg(0,63 wt. %), LiNbO3:Y(0,46 wt. %) LiNbO 3 :Mg( 0 ,5 wt. %) from infrared absorption spectra in the region of valence vibrations of ON-groups / L. A. Bobreva, N. V. Sidorov, M. N. Palatnikov // Transactions ofthe Коіа Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 3. P. 44-49. doi:10.37614/2949-1215.2023.14.3.007. Монокристаллы ниобата лития (LiNbO 3 ), номинально чистые и легированные, являются в настоящее время хорошо востребованными материалами квантовой электроники, нелинейной оптики, акусто- и оптоэлектроники. LiNbO3 — кислородно-октаэдрическая фаза нестехиометрическая переменного состава с широкой областью гомогенности на фазовой диаграмме. По этой причине монокристаллы LiNbO3 характеризуются глубокодефектной катионной подрешеткой, состояние дефектности которой можно эффективно регулировать путем легирования и изменения стехиометрии. Исследования дефектной структуры кристаллов двойного легирования необходимы для создания оптически прочных кристаллов LiNbO 3 :Re:Mg (Re — редкоземельная примесь) с малыми фоторефрактивным эффектом и фотолюминесценцией, что важно при создании материалов для преобразования лазерного излучения и активно-нелинейных лазерных сред. Двойное легирование является эффективным способом тонко регулировать геометрию кислородно-октаэдрических кластеров МеОб (Ме — Li, Nb, вакансия V , примесный металл) структуры кристалла, упорядочение структурных единиц катионной подрешетки, определяющих сегнетоэлектрические и нелинейно­ оптические свойства кристалла [1, 2]. Водород является примесью, которая всегда присутствует в кристаллах ниобата лития LiNbO3, выращенных по методу Чохральского в атмосфере воздуха [3, 4]. Водород в структуре кристалла LiNbO3 образует гидроксильный комплекс OH- . Расположение атомов водорода в структуре меняется в зависимости от отношения [Li]/[Nb] и концентрации легирующей добавки [3, 4]. Присутствие ОН-групп влияет на такие свойства кристалла LiNbO3, как фотолюминесценция, фоторефракционная термофиксация, темновая проводимость, фоторефрактивная чувствительность [3]. В данной работе по изменениям в ИК-спектрах поглощения в области валентных колебаний ОН -групп выполнены сравнительные исследования тонких особенностей структуры монокристаллов двойного легирования L iNb03:Y (0,24):Mg:(0,63 мас. %) и одинарного LiNb 0 3 Mg:( 0 , 5 мас. %), L iNb03:Y (0,46 мас. %). Проведен анализ особенностей вхождения и влияния легирующих примесей Y 3+ и Mg2+ на концентрацию ОН -групп и характер комплексных дефектов, связанных с ОН -группами в кристаллах. М етодика эксп ерим ента Кристаллы LiNb0зконгр, L iNb03:Y (0,24):Mg:(0,63 мас. %), LiNb 0 3 Mg:( 0 , 5 мас. %), L iNb03:Y (0,46 мас. %) и были выращены методом Чохральского по единой технологии, подробно описанной в работе [2]. Осуществлялось прямое легирование конгруэнтного (48,6 мол. % Li2O) расплава ниобата лития. Все монокристаллы монодоменизированы методом высокотемпературного электродиффузионного отжига при охлаждении образцов со скоростью 20 град/ч в температурном интервале от ~ 1 2 4 0 -8 9 0 °С в условиях приложения электрического напряжения. Контроль степени монодоменности осуществлялся методом анализа частотной зависимости электрического импеданса и путем определения величины статического пьезомодуля ^ 333 ст) кристаллической були. Образцы для исследования спектров ИК-поглощения вырезались из монодоменизированных кристаллов в форме прямоугольных параллелепипедов (размеры ~ 8 х 7 х 6 мм3), ребра которых совпадали по направлению с кристаллофизическими осями X , Y , Z (Z — полярная ось кристалла). Грани параллелепипедов тщательно полировались. Регистрация спектров производилась с помощью спектрометра IFS 66 v/s фирмы Brnker. Р езультаты и их обсуждение На рис. 1 приведены спектры ИК-поглощения в области валентных колебаний ОН - групп монокристаллов LiNb0зконгр, LiNb03:Y (0,24):Mg:(0,63 мас. %), L iN b 0 3Mg:(0,5 мас. %), L iN b03:Y(0,46 мас. %). В спектре ИК-поглощения кристаллов LiNb0зконгр, LiNb03:Y(0,24):Mg(0,63 мас.%) Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 3. С. 44-49. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 3. P. 44-49. © Бобрева Л. А., Сидоров Н. В., Палатников М. Н., 2023 45