Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2025(16))

Как известно, с повышением концентрации до первого КП (ZnO = 4,00 мол. %) ионы Zn преимущественно и плавно вытесняют точечные дефекты NbLi [1]. При этом уменьшается количество акцепторных точечных дефектов, связанных с VLi, и происходит разрушение биполяронных пар NbLi-NbNb вплоть до концентрации ZnO = 2,01 мол. %. Из рис. 3 видно, что увеличение концентрации ионов Zn в кристалле приводит к уменьшению интенсивности полос люминесценции с максимумами при 2,04 и 2,85 эВ, соответствующих центрам свечения NbNb-O и Nbu-NbNb. Путем экстраполяции данных полос излучения получаем, что полное тушение центров свечения NbNb-O и NbLi-NbNb должно, соответственно, наблюдаться при концентрациях цинка 3,13 и 3,76 мол. % в кристалле. Последнее значение хорошо согласуется с концентрацией Zn, при которой наблюдается перераспределение точечных дефектов в структуре кристалла. Так, полное вытеснение точечных дефектов NbLi в кристаллах LiNbO 3 :Zn наблюдается в диапазоне концентраций от 2,87 от 5,20 мол. % ZnO [17]. При малых концентрациях катионы Zn, Mg и др. способны в структуре кристалла LiNbO 3 образовывать мелкие электронные ловушки вблизи дна зоны проводимости, названные в работе [ 18] «уровнями прилипания». Следовательно, можно предположить, что малые количества ионов Zn локализуются в структуре кристалла LiNbO 3 в позициях ионов Li+ идеальной стехиометрической структуры, образуя точечные дефекты ZnLi [1]. Такие дефекты образуют вблизи дна зоны проводимости мелкие донорные уровни энергии в запрещенной зоне кристалла. При этом происходит повышение упорядочения катионной подрешетки и поляризуемость кислородных кластеров МеО6 (Ме — Zn, Mg) изменяется так, что форма октаэдров О6 становится более правильной, более приближенной к форме октаэдров О6 стехиометрического кристалла [19]. Необходимо отметить, что в идеальном стехиометрическом кристалле (для которого R = 1 и в котором отсутствуют точечные дефекты в виде рядом стоящих одноименных катионов и вакансий) нет активных центров свечения. Стоит отметить также, что точечный дефект ZnLi не может участвовать в образовании биполяронных пар с Nbm, так как у него полностью заполнена 3^орби таль, и поэтому он может вносить только электростатический вклад в распределение уровней энергии NbmO пар кристалла LiNbO3. Выводы Анализ ИК-спектров кристаллов LiNbO 3 :Zn (0,04-2,01 мол. % ZnO) показал расщепление полосы поглощения на несколько компонент с частотами 3 470, 3 483 и 3 486 см-1, которые относятся к комплексному дефекту V li-ОН. Расчет концентрации ОН--групп выявил меньшую концентрацию ОН--групп в кристаллах LiNbO 3 :Zn по сравнению с кристаллом LiNbOзконг. Фотолюминесцентный анализ показал, что наблюдается уменьшение интенсивности полосы люминесценции в видимой области с максимумом при 2,04 эВ, обусловленной биполяронной парой NbLi-NbNb. Установлено, что это связано с уменьшением концентрации точечных дефектов NbLi при внедрении катионов Zn2+ в литиевые октаэдры. Показано, что в кристалле LiNbO 3 :Zn (1,39 мол. % ZnO) наблюдается аномалия в поведении интегральной интенсивности люминесценции, которую можно связать с проявлением слабовыраженного концентрационного порога по данным КРС-спектроскопии. Список источников 1. Сидоров Н. В., Волк Т. Р., Маврин Б. Н., Калинников В. Т. Ниобат лития: дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны. М.: Наука, 2003. 255 с. 2. Палатников М. Н., Сидоров Н. В., Макарова О. В., Бирюкова И. В. Фундаментальные аспекты технологии сильно легированных кристаллов ниобата лития: монография. Апатиты: КНЦ РАН, 2017. 241 с. 3. Chen Y., Yan W., Guo J., Chen S., Zhang G. Effect of Mg concentration on the domain reversal of Mg-doped LiNbOs // Applied Physics Letters. 2005. Vol. 87. P. 212904(1-3). 4. Kumaragurubaran S., Takekawa S., Nakamura M., Ganesamoorthy S., Terabe K., Kitamura K. Domain inversion and optical damage in Zn doped near-stoichiometric lithium niobate crystal // Conference on Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science and Photonic Applications Systems Technologies. 2005. P. 393-395. 5. Титов Р. А. Технологические и структурные факторы формирования физических характеристик нелинейно-оптических монокристаллов ниобата лития, легированных цинком и бором: дис. ... канд. тех. наук. Апатиты, 2023. 203 с. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 2. С. 95-101. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 95-101. © Габаин А. А., Бобрева Л. А., Титов Р. А., Смирнов М. В., Сидоров Н. В., Палатников М. Н., 2025 99