Труды КНЦ (Технические науки вып. 1/2024(15))

Введение Легирование кристаллов ниобата лития празеодимом представляет собой один из вариантов улучшения их фоторефрактивных свойств [1]. Интересным аспектом легированных празеодимом кристаллов ниобата лития является их способность формировать объёмные голограммы, которые представляют собой трёхмерные изображения, записанные внутри оптического материала. Использование легированных празеодимом кристаллов ниобата лития позволяет увеличить эффективность записи таких голограмм и обеспечить их устойчивое сохранение информации. Легированные празеодимом кристаллы ниобата лития могут также использоваться в ячейках памяти, поскольку обладают способностью к изменению оптических свойств под воздействием электрического поля, что позволяет создавать устройства для хранения и обработки оптической информации. Другим потенциальным их применением является использование в устройствах записи фазовых решёток [ 2 ]. Ки-Су Лим, Ван-Тай Фам с соавторами [3] обнаружили, что добавление 0,15 % ионов празеодима (Pr) в структуру кристалла LiNbO 3 оказывает влияние на его оптические свойства при воздействии ультрафиолетового излучения с длиной волны 365 нм. В результате такого облучения наблюдается характерная полоса поглощения в синем регионе, аналогичная поведению биполяронов или двухвалентных ионов железа. Присутствие ионов празеодима (Pr) в кристаллической структуре создаёт условия, существенно влияющие на фотоэлектрические свойства материала. Экспериментально было установлено, что в условиях короткого замыкания регистрации голограмм дифракционная эффективность значительно возрастает, а связанные с взаимодействием двух лучей потери снижаются. Результаты исследований В настоящей работе исследовали кристаллы, легированные празеодимом, концентрации которого приведены в табл. 1. Данные образцы были предоставлены лабораторией материалов электронной техники Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН. Концентрация посторонних примесей не превышала 5•10 - 4 вес. % [4]. На дифрактометре ДРОН - 6 с помощью монохроматора из пиролитического графита в первичных лучах зарегистрированы рентгенограммы в интервале углов рассеяния 2Ѳ от 5 до 145° с использованием СиКа- излучения. Регистрация областей пиков осуществлялась с точностью до 0,02°, а областей фона — с шагом 0,2°. Данные условия позволяют более точно описать профиль пиков, определить их положение и интенсивность. В программе MRIA проведено уточнение структурных параметров и определена дефектная структура исследуемых образцов с использованием метода Ритвельда [5]. В процессе полнопрофильного анализа уточнили структурные параметры кристалла: периоды элементарной ячейки, координаты атомов в элементарной ячейке, тепловые параметры и заселённость позиций. Поскольку концентрации празеодима в образцах слишком малы, то модели, в которых празеодим занимал более одной позиции, не рассматривались. В рамках данной работы было рассмотрено 1 2 моделей расположения примесных и собственных дефектов для каждого из образцов. На рис. 1 приведена типичная рентгенограмма для исследуемых в работе кристаллов. В табл. 2 представлены результаты уточнения параметров элементарной ячейки (a и c ) исследуемых образцов и факторы недостоверности. Добавление празеодима в кристаллы ниобата лития приводит к увеличению значения параметров решётки а и с и по сравнению со значениями для стехиометрического кристалла: а = 5,1428 А, с = 13,8443 А. При концентрации Pr 0,055 мол. % периоды решётки a и с ближе к таковым значениям в стехиометрическом кристалле по сравнению с другими исследованными образцами. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 332-336. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 332-336. © Петрова С. В., Токко О. В., Кадетова А. В., Палатников М. Н., 2024 Таблица 1 Концентрации примеси (Pr) в исследуемых конгруэнтных кристаллах ниобата лития Номер образца Концентрация мас. % мол. % 1 0,007 0,008 2 0,051 0,055 3 0,23 0,25 333