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

уточнения расположения ионов в кислородных октаэдрах. При этом дефекты моделируются не по всему объему кристалла, а непосредственно в структуре кластеров. В качестве входных параметров используются типы атомов, формальные заряды, координаты, полученные из законов симметрии и пространственных групп на основе рентгеноструктурных данных [6]. Энергия кластеров рассчитывается с применением различных эмпирических и полуэмпирических потенциалов методами молекулярной динамики [7-9]. На основе проведенной минимизации энергии можно выполнить сравнительный анализ структур кислородно-октаэдрических кластеров в кристалле ниобата лития до и после оптимизации, а также оценить влияние примесного иона на упорядоченность структур кластера. Расчеты показываю т, что после оптимизации отношение L i/Nb снижается примерно на 0,35 у беспримесных кристаллов и на 0,3 у легированных. При увеличении соотношения Li/Nb немного снижается доля стехиометрической структуры в кластере. Полученная после оптимизации энергия беспримесного кластера имеет явно выраженный минимум как раз при соотношении, близком к конгруэнтному (Li/Nb = 0,946), что подтверждено экспериментальными данными о максимальной устойчивости беспримесных кристаллов с конгруэнтным соотношением. Было проведено моделирование кластеров без легирующего иона с различным соотношением Li/Nb и моделирование кластеров с примесным ионом, имеющим заряд 3+, тоже с различными соотношениями Li/Nb. Количество примесных ионов было взято в соотношении десятой части к ионам лития. Проведенные нами расчёты с примесным ионом 3+ обнаружили максимум энергии кластера при R = Li/Nb = 0,946 (конгруэнтный состав беспримесного кристалла) и резкое уменьшение энергии на выходе после минимизации при приближении отношения R = Li/Nb к 1, что свидетельствует об упорядочении структуры кластера. Таким образом, наши расчёты показали, что имеется определённый размер кластера, при котором обнаруживается максимум в рассчитанном соотношении Li/Nb. Этот максимум наблюдается при всех соотношениях Li/Nb. Однако при этих же размерах кластера наблюдается максимум энергии, то есть максимум по соотношению Li/Nb является наименее выгодным по энергетическим параметрам. Резкое падение энергии происходит после увеличения размера кислородно-октаэдрического кластера MeOe до 3500 октаэдров. До этого размера в кластере происходит насыщение катионами лития, что дает как увеличение отношения Li/Nb, так и максимум энергии. Полученные нами данные дают также основание полагать, что для получения максимально композиционно однородного кристалла LiNbO 3 легирование кристалла оптимальнее проводить при соотношении Li/Nb, близком к стехиометрическому. Список источников 1. Кузьминов Ю. С. Электрооптический и нелинейнооптический кристалл ниобата лития. М.: Наука, 1987. C. 264. 2. Volk T., Wohlecke M. Lithium niobate. Defects, photorefraction and ferroelectric switching. Berlin: Springer, 2008. P. 250. 3. Fontana M. D., Bourson P. Microstructure and defects probed by Raman spectroscopy in lithium niobate crystals and devices // Appl. Phys. Rew. 2015. 2, 040602. doi:10.1063/1.4934203 4. Conducting domain walls in lithium niobate single crystals / M. Schroder, A. Hauftmann, A. Thiessen, et al. // Advanced Functional Materials. 2012. V. 22, Issue 18. P. 3936-3944. 5. Влияние кластерных дефектов переменного состава на оптические и радиационные характеристики оксидных кристаллов / С. Ф. Бурачас, А. А. Васильев, М. С. Ипполитов и др. // Кристаллография. 2007. Т. 52, № 6 . C. 1124-1130. 6 . Кадетова А. В., Палатников М. Н., Сидорова О. В. Структурные особенности кристаллов ниобата лития, легированных редкоземельными и щелочноземельными элементами // XXII Всероссийская конференция по физике сегнетоэлектриков (ВКС-XXII): сб. тез. (Екатеринбург, 25-28 августа 2021 г.). Екатеринбург: Уральский федеральный университет, 2021. С. 112-113. 7. Исследование кластерообразования в кристаллах ниобата лития методом компьютерного моделирования. / В. М. Воскресенский, О. Р. Стародуб, Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников, В. Т. Калинников // Кристаллография. 2017. Т. 62, № 2. С. 200-204. 8 . Влияние легирующего иона на процессы дефектообразования в моделируемых кластерах ниобата лития / О. Р. Стародуб, В. М. Воскресенский, Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов: межвуз. сб. науч. тр. под общ. ред. В. М. Самсонова, Н. Ю. Сдобнякова. Тверь: Твер. гос. ун-т. 2020. Вып. 12. С.180-189. doi:10.26456/pcascnn/2020.12.180 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. © Стародуб О. Р., Сидоров Н. В., Палатников М. Н., 2023 98