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

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 73-78. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 73-78. Научная статья УДК 535.375.54 doi:10.37614/2949-1215.2024.15.1.011 ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ КРИСТАЛЛОВ LiNbOsiCu ПО ИК-СПЕКТРАМ ПОГЛОЩЕНИЯ В ОБЛАСТИ ВАЛЕНТНЫХ КОЛЕБАНИЙ ВОДОРОДНЫХ СВЯЗЕЙ Любовь Александровна Бобрева Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН, Апатиты, Россия l.bobreva@ksc.ru, http://orcid.org/0000-0001-5367-295X Аннотация Методом ИК-спектроскопии поглощения в области валентных колебаний ОН--групп исследованы кристаллы LiNbO3:Cu (0,015 и 0,46 мас. %). Установлено, что полосы поглощения на ИК-спектре связаны с нарушением стехиометрии в кристалле вследствие дефицита лития и образования точечных дефектов (Vu, Nbu и др.). При наличии таких дефектных центров и атома водорода, связанного с атомом кислорода водородной связью, в структуре кристалла формируются комплексные дефекты Vu-ОН, NbLi-ОН и др. Вхождение легирующей примеси меди приводит к существенной деформации кислородного октаэдра из-за большого ионного радиуса катиона Cu2+и увеличения длин О-О связей. На ИК-спектре регистрируется новая полоса поглощения с частотой 3487 см-1, соответствующая комплексному дефекту Vu-ОН. Расчёт объёмной концентрации ОН--групп показал их наибольшее значение для кристалла LiNbO3:Cu (0,015 мас. %) и наименьшее для кристалла LiNbO3:Cu (0,46 мас. %), что связано с изменением локализации катионов меди в структуре кристалла и формированием комплексных дефектов: Cu^-ОН и Vu-ОН. Ключевые слова: ниобат лития, ИК-спектры, О^-группы, легирование, комплексные дефекты Финансирование: государственное задание по теме НИР № FMEZ-2022-0016. Для цитирования: Бобрева Л. А. Исследование структурных особенностей кристаллов LiNbO3:Cu по ИК-спектрам поглощения в области валентных колебаний водородных связей // Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 73-78. doi:10.37614/2949-1215.2024.15.1.011. Original article STUDY OF STRUCTURAL FEATURES OF LiNbOsiCu CRYSTALS BY IR ABSORPTION SPECTRA IN THE REGION OF STRETCHING VIBRATIONS OF HYDROGEN BONDS Lyubov A. Bobreva I. V. Tananaev Institute o f Chemistry and Technology o f Rare Elements and Mineral Raw Materials o f the Kola Science Centre o f RAS, Apatity, Russia l.bobreva@ksc.ru http://orcid.org/0000-0001-9686-0563 Abstract Single crystals LiNbO3:Cu (0.015 wt.%) and LiNbO3:Cu (0.46 wt.%) were studied by IR absorption spectroscopy in the area of valent vibrations of OH-groups. It was found that the absorption bands in the IR spectrum are associated with related to stoichiometry disturbances in in the crystal due to the presence of point defects (Vu, Nbu) and complex Vu-OH defects formed with them. The inclusion of a copper dopant leads to a significant deformation of the oxygen octahedron due to the large ionic radius of the Cu2+ cation and an increase in the O-O lengths. A new absorption band with a frequency of 3487 cm'1, corresponding to the Vu-OH complex defect, is recorded inthe IRspectrum. Calculation ofthe volume concentration ofOHgroups showed the highest value forthe LiNbO3:Cu crystal (0.015 wt.%) and the lowest for LiNbO3:Cu (0.46 wt.%), which is associated with a change in the localization of copper cations in the crystal structure and the formation of complex defects : Cu3‘-OH and Vu-OH Keywords: lithium niobate, single crystal, IR spectra, OH groups, doping, complex defects Funding: the state assignment on the topic of research No. FMEZ-2022-0016. © Бочарова И. В., Куншина Г. Б., 2024 73