Труды КНЦ (Технические науки вып. 5/2023(14))

областью гомогенности на фазовой диаграмме [1-3]. Для получения композиционно и оптически однородного кристалла необходимо использовать шихту строго конгруэнтного состава (R = [Li]/[Nb] = 0,946) [1-3]. По этой причине, из-за большего содержания ниобия в смеси, при формировании структуры кристалла в процессе его роста из расплава конгруэнтного состава происходит образование точечных структурных дефектов [1, 3, 4]: катионов ниобия, локализованных как в литиевом (NbLi), так и в вакантном (Nbv) кислородном октаэдре. Для формирования электронейтральности в структуре кристалла вышеуказанные точечные структурные дефекты компенсируются, как правило, вакансиями в литиевых (vLi) и ниобиевых (vNb) позициях [1, 4, 5]. Для описания дефектной структуры кристалла ниобата лития был создан ряд сплит-моделей [4, 5]. Согласно работам, посвященным моделированию дефектной структуры кристаллов ниобата лития, наибольшее признание получила модель Li-вакансий [3-6]. Существует несколько способов, позволяющих устранить основные точечные дефекты, и в некоторых случаях повысить величину стехиометрии (R = [Li]/[Nb]) кристалла LiNbO 3 : 1. Выращивание кристаллов LiNbO 3 из расплава с высоким содержанием щелочного компонента (к 58,6 мол. % Li 2 O) [7, 8]. 2. Выращивание кристаллов методом High Temperature Top Seeded Solution Growth (HTTSSG) из конгруэнтного расплава с добавлением щелочного флюса (К 2 О, Na 2 O, Rb 2 O, Cs 2 O) [6, 8-10]. 3. Введение «нефоторефрактивной» легирующей примеси (Mg2+, Zn2+и др.) в пределах пороговых концентраций в шихту конгруэнтного состава. Согласно литературным данным, концентрация атомов водорода в кристаллах ниобата лития разного генезиса, выращенных в воздушной атмосфере, варьируется от 1018 до 1019 см-3 [11]. Атом водорода связывается с атомом кислорода, образуя гидроксильный комплекс OH- . Данный комплекс проявляется на ИК-спектре поглощения в области валентных колебаний ОН--групп в диапазоне частот 3420-3590 см-1. Ввиду того, что атом водорода чрезвычайно восприимчив к малейшим изменениям кристаллического поля кристалла ниобата лития, метод ИК-спектроскопии является чрезвычайно информативным для изучения комплексных дефектов, обусловленных наличием водородных связей. В данной работе методом спектроскопии ИК-поглощения в области валентных колебаний ОН-- групп исследованы кристаллы LiNbOзстех (12,1 мас. % K 2 O) [6], LiNbOзстех, LiNbOзстех (6,0 мас. % K 2 O), LiNbOзконг, LiNbO3 :Mg (5,29 мол. % MgO), LiNbO3 : Gd(0,003) :Mg (0,65 мас. %). Полученные данные позволяют проследить эволюцию валентных колебаний ОН--групп в зависимости от дефектной структуры кристалла и генезиса. Методика эксперимента Кристаллы, исследованные в данной работе, были выращены в воздушной атмосфере методом Чохральского на установке «Кристалл-2» из платиновой оснастки. Кристаллы, по составу близкие к стехиометрическим (R ~ 1), выращивались двумя методами: из расплава с ~ 58,6 мол. % Li 2 O (LiNbOзстех) и методом HTTSSG из расплава конгруэнтного состава с добавлением 6,0 мас. % флюса K 2 O (LiNbOзстех (6,0 мас. % K 2 O). Согласно работе [7], при содержании K 2 O более 6 мас. % происходит кристаллизация двух фаз, однако в других исследованиях [6, 9] были получены монофазные стехиометрические кристаллы LiNbOзстех : K 2 O высокого оптического качества из расплавов с содержанием флюса K 2 O 12-16 мол. %. Кристалл LiNbOзстех (12,1 мас. % K 2 O), полученный в работе [6], выбран в качестве образца сравнения. Кристаллы LiNbO3 :Mg (5,29 мол. % MgO) и LiNbO3 :Gd (0,003) :Mg (0,65 мас. %) были получены методом прямого легирования [2]. Монокристаллы LiNbOзстех, LiNbOзстех (6,0 мас. % K 2 O), LiNbOзконг, LiNbO3 :Mg (5,29 мол. % MgO) и LiNbO3 :Gd (0,003) :Mg (0,65 мас. %) были монодоменизированы методом высокотемпературного электродиффузионного отжига. Для регистрации спектров ИК-поглощения образцы вырезались из монодоменизированных кристаллов в форме прямоугольных параллелепипедов (размеры приблизительно 8*7*6 мм3), ребра которых совпадали по направлению с кристаллофизическими осями кристалла X, Y, Z (Z — полярная ось кристалла). Грани параллелепипедов тщательно шлифовались и полировались. Регистрация спектров ИК-поглощения в области валентных колебаний ОН-групп была выполнена на спектрометре IFS 66 v/s фирмы Bruker. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 5. С. 12-17. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 5. P. 12-17. © Бобрева Л. А., Титов Р. А., 2023 13