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

радиус (0,106 нм), в кристалле L iNb03:Y (0,46 мас. %) лишь небольшая часть редкоземельных ионов участвует в формировании дефектного комплекса Y -0H и влияет на концентрацию ОН- -групп. Увеличение концентрации дефектов, обусловленных присутствием ОН- -групп в кристаллах LiNb 0 3 :Mg( 0 , 5 мас. %) и LiNb03:Y(0,24):Mg(0,63 мас. %) по сравнению с другими исследованными кристаллами, связано с разными механизмами вхождения легирующих примесей в структуру кристалла. В кристаллах двойного легирования редко- и щелочноземельной примесью сильно изменяется состояние дефектности структуры кристалла, что можно использовать для усиления интенсивности люминесценции редкоземельных ионов в кристалле LiNb 0 3 [9]. Эффективный коэффициент распределения трехвалентной примеси довольно низкий (кэф = 0,1), он несколько увеличивается при введении магния в качестве второй легирующей примеси [10]. В кристаллах одинарного легирования LiNb 0 3 избыток дополнительных ионов Nb (точечных дефектных центров Nb^{) исчезает при легировании катионами магния вблизи концентрационного порога приблизительно 0,5 мас. % MgО, которые замещают эти позиции, что приводит к некоторому упорядочению структурных единиц катионной подрешетки и образованию «стехиометрически чистого» (без точечных дефектов Nb^j) кристалла LiNb 0 3 :Mg( 0 , 5 мас. %). В исследованиях [10] показано, что в кристаллической структуре LiNb 0 3 существует четыре позиции, которые может занять трехвалентная легирующая примесь: две октаэдрические основные позиции Li и Nb, свободный октаэдр и тетраэдрическая вакантная позиция. Трехвалентные редкоземельные примеси влияют на фотопроводимость сильнее, чем двухвалентные, хотя уровень легирования трехвалентных примесей для получения таких эффектов намного меньше. Это обусловлено различием условий зарядовой компенсации. Согласно модели L i-вакансий, вхождение легирующей двухвалентной примеси можно описать следующим образом [11]: 5M g 0 + 2 Nb4; + 3 V - = 5 Mg +Li+ Nb205. (1) Вхождение трехвалентной редкоземельной примеси (Re3+) возможно как в позиции лития [25]: 5Re203 + 6 Nb^; + 4 VL- = 10 R e ^ + 3Nb205, (2) так и в позиции ниобия, образуя самокомпенсирующуюся пару. 5Re203 + 6 Nb^; + 24 VL- = 5 R e ^ + 5 ReNb + 3Nb205. (3) Эксперименты, представленные в работах [12, 13], показали, что редкоземельные ионы расположены в октаэдрических позициях Li, но вследствие их большого размера смещены от центра к ближайшей кислородной плоскости на 0,46 А. В исследованиях [15] считается, что редкоземельные ионы в структуре кристалла LiNbO3 занимают основные позиции Nb5+, вынуждая Nb5+ внедряться в вакантные октаэдры, создавая кластеризацию в катионной подрешетке и, тем самым увеличивая разупорядочение катионов и вакансий вдоль полярной оси. Солегирование катионами Y 3+ кристалла LiNb 0 3 :Y:Mg в малых количествах приводит к небольшому разупорядочению структуры. В то время как легирование катионами Mg2+кристалла LiNbO 3 :Y :Mg приводит к сильному изменению внутренней дефектной структуры кристалла, оно так же является эффективным способом получения яркой люминесценции редкоземельных ионов в кристаллах двойного легирования LiNbO 3 :Y :Mg. Поскольку катионы магния в кристалле LiNbO 3 :Re:Mg замещают позиции точечных дефектных центров Nb^{, меняя группу дефектов с (NbLi)4+-4(Vu )- на (Mgbi)+-4(Vbi)- , согласно модели L i-вакансий. В результате солегирования магнием концентрация точечных дефектов NbLi снижается, следовательно, уменьшается и количество центров тушения (Nbu). Таким образом, больше энергии будет передано ионам Re3+ в кристаллах двойного легирования, а значит, излучение ионов Re3+ усилится. Согласно 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 Концентрация ОН-групп в исследуемых образцах Кристалл Концентрация ОН-групп (см-3) LiNb°3 конгр 3 ,2 6 1 0 17 LiNb0s:Y(0,24):Mg(0,63 мас. %) 5,83 •10 17 LiNb0s:Mg (0,5 мас. %) 5 ,9 0 1 0 17 LiNb0s:Y(0,46 мас. %) 3 ,8 7 1 0 17 47