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

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 395-402. Transactions of the Kola Science Centre of RA s . Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 395-402. Funding: the state task on the topic of research No. FMEZ-2022-0016. For citation: Structural uniformity of boron-containing lithium niobate crystal / R. A. Titov [et а!.] // Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 395-402. doi:10.37614/2949- 1215.2024.15.1.065. Введение Н е л и н е й н о - о п т и ч е с к и й с е г н е т о э л е к т р и ч е с к и й м о н о к р и с т а л л н и о б а т а л и т и я ( L i N b O 3 ) я в л я е т с я ш и р о к о в о с т р е б о в а н н ы м м а т е р и а л о м , к о т о р ы й н а х о д и т с в о ё п р и м е н е н и е в р а з л и ч н ы х у с т р о й с т в а х э л е к т р о н н о й т е х н и к и . Н е с м о т р я н а и с п о л ь з о в а н и е м о н о к р и с т а л л а н и о б а т а л и т и я в п р о м ы ш л е н н о с т и у ж е б о л е е 6 0 л е т [ 1 - 3 ] , д о с и х п о р с у щ е с т в у ю т н е р е ш ё н н ы е ф у н д а м е н т а л ь н ы е и т е х н о л о г и ч е с к и е п р о б л е м ы п о л у ч е н и я с т е х и о м е т р и ч е с к и х ( L i N b O з с т е х , R = [ L i ] / [ N b ] = 1 ) и б л и з к и х к с т е х и о м е т р и ч е с к и м п о с о с т а в у ( R = [ L i ] / [ N b ] ~ 1 ) м о н о к р и с т а л л о в в ы с о к о й к о м п о з и ц и о н н о й и с т р у к т у р н о й о д н о р о д н о с т и [ 4 ] . Д л я п о л у ч е н и я т а к и х к р и с т а л л о в н е о б х о д и м о к о м п л е к с н о е и с с л е д о в а н и е о с о б е н н о с т е й л о к а л ь н о й с т р у к т у р ы к р и с т а л л о в в т е с н о й в з а и м о с в я з и с о с о б е н н о с т я м и т е х н о л о г и й п о д г о т о в к и п р е к у р с о р о в , ш и х т ы и в ы р а щ и в а н и я м о н о к р и с т а л л о в . И з с у щ е с т в у ю щ и х н а с е г о д н я ш н и й д е н ь п о д х о д о в к п о л у ч е н и ю с т е х и о м е т р и ч е с к о г о и б л и з к о г о к н е м у п о с о с т а в у к р и с т а л л о в н и о б а т а л и т и я м н о г о о б е щ а ю щ е й я в л я е т с я р а з р а б а т ы в а е м а я в И н с т и т у т е х и м и и и т е х н о л о г и и р е д к и х э л е м е н т о в и м и н е р а л ь н о г о с ы р ь я К Н Ц Р А Н т е х н о л о г и я , з а к л ю ч а ю щ а я с я в и с п о л ь з о в а н и и в к а ч е с т в е л е г и р у ю щ е й д о б а в к и и о д н о в р е м е н н о ф л ю с а п р о и з в о д н ы х н е м е т а л л и ч е с к о г о э л е м е н т а б о р а [ 4 ] . Б о р о с о д е р ж а щ и е к р и с т а л л ы н и о б а т а л и т и я ( L i N b O 3 : B ) о б л а д а ю т с т е х и о м е т р и е й , б л и з к о й к 1 , в ы с о к о й о п т и ч е с к о й и к о м п о з и ц и о н н о й о д н о р о д н о с т ь ю , п о в ы ш е н н ы м у п о р я д о ч е н и е м с т р у к т у р н ы х е д и н и ц к а т и о н н о й п о д р е ш ё т к и , п о с р а в н е н и ю с к р и с т а л л о м н и о б а т а л и т и я к о н г р у э н т н о г о с о с т а в а , а т а к ж е в ы с о к о й с т о й к о с т ь ю к п о в р е ж д е н и ю л а з е р н ы м и з л у ч е н и е м . К о м п л е к с н ы е и с с л е д о в а н и я к р и с т а л л о в L i N b O 3 : B р а з н о г о г е н е з и с а о б о б щ е н ы в м о н о г р а ф и и [ 4 ] . В а ж н ы м к р и т е р и е м т е х н о л о г и и п о л у ч е н и я в ы с о к о с о в е р ш е н н ы х м о н о к р и с т а л л о в н и о б а т а л и т и я я в л я е т с я с т е п е н ь е г о с т р у к т у р н о й и к о м п о з и ц и о н н о й о д н о р о д н о с т и . Н и о б а т л и т и я — э т о н е с т е х и о м е т р и ч е с к а я к и с л о р о д н о - о к т а э д р и ч е с к а я ф а з а п е р е м е н н о г о с о с т а в а с ш и р о к о й о б л а с т ь ю г о м о г е н н о с т и н а ф а з о в о й д и а г р а м м е L i 2 O - N b 2 O 5 ( о т 4 4 , 5 д о 5 0 , 5 м о л . % L i 2O п р и 1 4 6 0 К ) , с у щ е с т в е н н о с у ж а ю щ е й с я с п о н и ж е н и е м т е м п е р а т у р ы . П р и э т о м с т е х и о м е т р и ч е с к и й с о с т а в р е а л ь н о г о к р и с т а л л а ф а к т и ч е с к и н а х о д и т с я н а г р а н и ц е о б л а с т и г о м о г е н н о с т и [ 1 ] . В и д е а л ь н о м с т е х и о м е т р и ч е с к о м к р и с т а л л е н и о б а т а л и т и я в д о л ь п о л я р н о й о с и к р и с т а л л а д о л ж н о с о х р а н я т ь с я о т н о ш е н и е R = 1 и п р о с л е ж и в а т ь с я с л е д у ю щ е е з а п о л н е н и е к и с л о р о д н ы х о к т а э д р о в O 6 о с н о в н ы м и к а т и о н а м и м е т а л л о в [ 5 ] : . . . - L i - N b - в а к а н т н ы й о к т а э д р ( □ ) - L i - . . . и т . д . В с л у ч а е ж е р е а л ь н ы х к р и с т а л л о в , с о с т а в к о т о р ы х о т л и ч е н о т с т е х и о м е т р и ч е с к о г о , и д е а л ь н ы й п о р я д о к ч е р е д о в а н и я с т р у к т у р н ы х е д и н и ц к а т и о н н о й п о д р е ш ё т к и в д о л ь п о л я р н о й о с и с у щ е с т в е н н о н а р у ш е н и в к а т и о н н о й п о д р е ш ё т к е с у щ е с т в у е т м н о ж е с т в о т о ч е ч н ы х д е ф е к т н ы х ц е н т р о в в в и д е к а т и о н о в и в а к а н с и й , р а с п о л о ж е н н ы х н е в с в о и х п о з и ц и я х и д е а л ь н о й с т р у к т у р ы : N b L i , N b V , V L i , V n и д р . [ 1 , 2 , 5 ] . П р и с у т с т в и е д е ф е к т н ы х ц е н т р о в , в ч а с т н о с т и д е ф е к т о в N b L i , и л ю м и н е с ц е н т н о - а к т и в н ы х п р и м е с н ы х э л е м е н т о в в с т р у к т у р е к р и с т а л л а м о ж н о п о д т в е р д и т ь н а л и ч и е м в б л и ж н е й И К - о б л а с т и с п е к т р а п о л я р о н н о й л ю м и н е с ц е н ц и и [ 6 , 7 ] . П р о а н а л и з и р о в а т ь с т е п е н ь с т р у к т у р н о й о д н о р о д н о с т и к р и с т а л л о в м о ж н о с и с п о л ь з о в а н и е м м е т о д о в , о б л а д а ю щ и х в ы с о к о й л о к а л ь н о с т ь ю : л а з е р н о й к о н о с к о п и и , ф о т о и н д у ц и р о в а н н о г о р а с с е я н и я с в е т а ( Ф И Р С ) , с п е к т р о с к о п и и к о м б и н а ц и о н н о г о р а с с е я н и я с в е т а ( К Р С ) . О д н а к о л а з е р н а я к о н о с к о п и я и Ф И Р С , ф и к с и р у ю щ и е т о л ь к о и с к а ж е н и я с т р у к т у р ы , н е д а ю т и н ф о р м а ц и и о б о с о б е н н о с т я х с т р у к т у р ы к р и с т а л л а . В т о ж е в р е м я с п е к т р ы К Р С к а к п е р в о г о , т а к и в т о р о г о п о р я д к о в ч р е з в ы ч а й н о ч у в с т в и т е л ь н ы к и з м е н е н и ю в з а и м о д е й с т в и й м е ж д у с т р у к т у р н ы м и е д и н и ц а м и к р и с т а л л а . С л е д о в а т е л ь н о , о н и ч у в с т в и т е л ь н ы к п р о ц е с с а м п е р е с т р о й к и с т р у к т у р ы к р и с т а л л а , к и з м е н е н и ю с о с т о я н и я е г о д е ф е к т н о с т и , к р а з л и ч н ы м п р о ц е с с а м « п о р я д о к - б е с п о р я д о к » , п р о и с х о д я щ и м в к р и с т а л л е . А н а л и з и р у я п о в е д е н и е о с н о в н ы х п а р а м е т р о в с п е к т р а л ь н ы х л и н и й ( ч а с т о т у , ш и р и н у , п а р а м е т р ф о р м ы , и н т е н с и в н о с т ь ) в с п е к т р е К Р С к р и с т а л л а L i N b O 3 , м о ж е м о б н а р у ж и т ь в а ж н у ю и н ф о р м а ц и ю о п р о и с х о д я щ и х п р и и з м е н е н и и с о с т а в а и т е х н о л о г и й п о л у ч е н и я м о н о к р и с т а л л а п р о ц е с с а х © Титов Р. А., Смирнов М. В., Сидоров Н. В., Палатников М. Н., Крылов А. С., Втюрин А. Н., 2024 396