Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2023(14))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 4. С. 95-99. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 4. P. 95-99. Научная статья УДК 543.422.3:546.34:548.4:548.55:004.942 doi:10.37614/2949-1215.2023.14.4.016 КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ДЕФЕКТНОЙ СТРУКТУРЫ КРИСТАЛЛА НИОБАТА ЛИТИЯ Ольга Ростиславна Стародуб1, Николай Васильевич Сидоров2, Михаил Николаевич Палатников 3 12 3Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия 1o.starodub@ksc.ru, https://orcid.org/0000-0002-9035-881X 2n.sidorov@ksc.ru, http://orcid.org/0000-0001-9016-1358 3m.palatnikov@ksc.ru, https://orcid.org/0000-0001-9686-0563 Аннотация В рамках полуклассического атомистического подхода и разработанной нами модели на основе кислородных октаэдров было выполнено компьютерное моделирование процессов упорядочения структурных единиц, происходящих при образовании в номинально чистых и легированных кристаллах энергетически равновесных кислородно-октаэдрических кластеров в кристалле ниобата лития (LiNbO 3 ) с разным отношением Li/Nb. Показано, что существует энергетически выгодный, имеющий оптимум энергии, размер кластера, внутри которого организуется определённая структура, стремящаяся к структуре конгруэнтного кристалла. Определено также, что из-за потери электронейтральности кластер строго стехиометрического состава не может существовать. Ключевые слова: ниобат лития, моделирование, кластеры, вакансионные модели, точечные дефекты катионной подрешётки, монокристаллы, сегнетоэлектрики Для цитирования: Стародуб О. Р., Сидоров Н. В., Палатников М. Н. Компьютерное моделирование состояния дефектной структуры кристалла ниобата лития // Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 4. С. 95-99. doi:10.37614/2949-1215.2023.14.4.016 Original article COMPUTER SIMULATION OF THE STATE OF THE DEFECT STRUCTURE OF A LITHIUM NIOBATE CRYSTAL Olga R. Starodub1, Nikolay V. Sidorov2, Mikhail N. Palatnikov 3 12 3I. 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 1o.starodub@ksc.ru, https://orcid.org/0000-0002-9035-881X 2n.sidorov@ksc.ru, http://orcid.org/0000-0001-9016-1358 3m.palatnikov@ksc.ru, https://orcid.org/0000-0001-9686-0563 Abstract Within the framework of the semiclassical atomistic approach and our model based on oxygen octahedrons, we performed computer simulation of the processes of ordering of structural units that occur during the formation of energetically equilibrium oxygen-octahedral clusters in nominally pure and doped crystals in a lithium niobate (LiNbO 3 ) crystal with different Li/Nb ratio. It is shown that there is an energetically favorable size of a cluster, having an energy optimum, within which a certain structure is organized, tending to the structure of a congruent crystal. Itwas also determined that, due to the loss of electroneutrality, a cluster of strictly stoichiometric composition cannot exist. Keywords: lithium niobate, modeling, clusters, vacancy models, point defects ofthe cationic sublattice, single crystals, ferroelectrics For citation: Starodub O. R., Sidorov N. V., Palatnikov M. N. Computer simulation of the state of the defect structure of a lithium niobate crystal // Transactions of the tola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 4. P. 95-99. doi:10.37614/2949-1215.2023.14.4.016 Монокристалл ниобата лития (LiNbO3) — один из наиболее востребованных современных нелинейно-оптических материалов. Кислородно-октаэдрическая структура кристалла ниобата лития, как фазы переменного состава, позволяет эффективно регулировать его физические свойства путём © Стародуб О. Р., Сидоров Н. В., Палатников М. Н., 2023 95