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

Форма спектра возбуждения кристалла LiNbO 3 :Zn:Mg (4,48:1,04 мол. %) подобна спектру кристалла LiNbO 3 :Zn:Mg (3,91:1,01 мол. %) и не приведена на рис., а. Отметим, что «новых» полос в спектре кристалла LiNbO 3 :Zn:Mg (4,48:1,04 мол. %) не обнаружено. Однако для последнего кристалла (с увеличением концентрации легирующих примесей) зафиксировано УФ-смещение полосы при 315 нм на ~1 нм. Данный факт подтверждает изменение ширины запрещенной зоны кристалла LiNbO 3 :Zn:Mg (4,48:1,04 мол. %) и, как следствие, увеличение его величины стехиометрии относительно кристалла LiNbO 3 :Zn:Mg (3,91:1,01 мол. %). В работе [8] показано, что в спектрах возбуждения порошка LiNbO3, синтезированного с 2 %-м избытком Nb 2 O 5 , и номинально чистого монокристалла LiNbO 3 наблюдается полоса при 305 нм, которая отсутствует в спектре порошка LiNbO 3 , синтезированного с 2 %-м избытком Li 2 CO 3 . Это свидетельствует о наличии второго типа центра люминесценции, связанного с дефектом Nbbi, в порошке LiNbO3, синтезированного с 2 %-м избытком Nb 2 O 5 , и в номинально чистом монокристалле LiNbO3 [8]. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 2. С. 115-120. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 115-120. Длина волны, нм Длина волны, нм а б Спектры возбуждения (а) полосы люминесценции 472 нм кристалла LiNbO 3 :Zn:Mg (3,91:1,01 мол. %); спектры фотолюминесценции (б) исследуемых образцов: 1 — LiNbOs:Zn:Mg (3,91:1,01 мол. %); 2 — LiNbOs:Zn:Mg (4,48:1,04 мол. %). Хвозб= 280 и 315 нм Сильное поглощение (полоса при 315 нм) в области ширины запрещенной зоны ниобата лития может быть также обусловлено формированием электронно-дырочных пар (экситонов Френкеля), которые также могут влиять на люминесцентные свойства кристалла посредством трансферного взаимодействия с центрами люминесценции NbO6. Стоит отметить, что форма и положение полосы при 315 нм совпадает с широкой полосой в спектре возбуждения GdNbO4, которая соответствует трансферу энергии между Gd и единственными NbO 4 группами (координационное число Gd равно 8) [10]. В исследуемых в настоящей работе кристаллах LiNbO 3 :Zn:Mg отсутствуют атомы гадолиния. В решетке кристалла ниобата лития координационное окружение иона Nb5+ состоит из 6 ионов O-2, при этом легирующие примеси (Zn, Mg) первоначально занимают литиевые позиции (дефекты ZnLi и MgLi). Подобное легирование приводит к уменьшению количества дефектов Nbbi, что должно обеспечивать формирование меньшего числа дефектных центров люминесценции и снижение интенсивности полосы при 315 нм. На основе изложенного выше можно предположить образование альтернативного центра люминесценции, который будет зависеть не только от NbLi, но и от типа примесного дефекта, обусловленного легирующим металлом (присутствие полосы при 315 нм в отсутствии дефекта Nbbi). Таким образом, мы можем сделать вывод о связи полосы при 315 нм с центрами люминесценции типа NbO6-Me/экситоны (Me — переходный или редкоземельный элемент в решетке кристалла). Отметим, что роль экситонов на данный момент остается не выясненной. Природа полосы при 296 нм (см. рис., а) на данный момент неизвестна и имеет промежуточное значение между полосами при 281 и 315 нм. По-видимому, в кристаллах двойного легирования © Смирнов М. В., Титов Р. А., Маслобоева С. М., Палатников М. Н., 2025 117