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

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 2. С. 102-107. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 102-107. Введение Кристаллы LiNbO 3 , легированные эрбием, сочетают в себе лазерные свойства примеси и нелинейно-оптические свойства матрицы-основы [1]. Спектральный пик ионов E r3+ приходится на длину волны 1,54 мкм, что соответствует излучательному переходу 41 13 / 2 —4 I 15 / 2 . Добавление эрбия позволяет использовать кристаллы ниобата лития в оптических линиях связи в качестве усилителей [2]. Однако эффективность использования данных кристаллов в оптических устройствах уменьшается из-за их низкой чувствительности к оптическим повреждениям [3]. Для решения данной проблемы кристаллы LiNbO 3 легируют нефоторефрактивными примесями. На сегодняшний день самым востребованным методом повышения стойкости кристаллов L iNbO 3 к оптическому повреждению является легирование магнием [4]. Целью данной работы было установить влияние на структурное состояние ниобата лития совместного добавления магния и эрбия в его матрицу. Исследуемый кристалл ( LiNbO 3 :Er:Mg, 0,54:3,59 мол. %) был получен методом Чохральского сотрудниками лаборатории материалов электронной техники ИХТРЭМС КНЦ РАН. Примеси вводились методом гомогенного легирования (примесь вводят в Nb2O5 на стадии его выделения из высокочистых ниобийсодержащих растворов), преимуществом которого является более однородное распределение легирующей добавки по объему выращенной були [5]. Для анализа изменения дефектной структуры LiNbO3 при совместном легировании эрбием и магнием структурные данные сравнивались с раннее полученными данными для номинально чистого кристалла ниобата лития конгруэнтного и стехиометрического составов [6; 7], а также с данными для кристаллов LiNbO 3 :Mg, LiNbO 3 :Mg:B (концентрация бора в кристалле ~10-3 мол. %.), полученных по аналогичной технологии и с близкими концентрациями Mg в кристалле [8; 9]. Номинально чистый кристалл LiNbO3 состава, близкого к стехиометрическому, выращивался методом HTTSSG (High Temperature Top Seeded Solution Growth) с добавлением к исходному расплаву флюса K 2 O. Исследование дефектной структуры, в частности установление модели расположения собственных и примесных дефектов, проводилось методом Ритвельда по данным порошковой рентгеновской дифракции. В качестве стартовых моделей расположения собственных дефектов использовались общеизвестные модели, предложенные в литературе [10 -12]. На рис. 1 представлена элементарная ячейка ниобата лития и возможные модели (M1-M8) расположения в ней собственных дефектов с указанием количества дефектов (литиевых и ниобиевых вакансий), необходимых для зарядовой компенсации. Примесь (Me: Mg2+, E r3+) также может занимать регулярные позиции лития, ниобия и пустого октаэдра (M9-M11). Результаты Рис. 1. Элементарная ячейка LiNbO3. Модели собственных (М1-М8) и примесных (М9-М11) дефектов в структуре ниобата лития © Кадетова А. В., Токко О. В., Палатников М. Н., Бирюкова И. В., 2025 103