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

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 2. С. 51-55. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 51-55. inhomogeneity of the graded crystal. The absence of the Raman spectrum in the scattering geometry z ( xx, y y , x y ) z was established, an explanation for which has not been found at the moment. According to the IR absorption spectra in the region of stretching vibrations of the OH'-groups, it was found that the oxygen- octahedral clusters МеО6 (Ме-Ы+, Nb5+, vacant octahedron V, impurity ion) of the structure of the gradient LiNbO3:Er3+ crystal have a shape close to regular. In this case, the value of R и 1, and point defects of Nbu are almost absent in the structure. The volume concentration of OH’-groups in the gradient LiNbO3:Er3+ crystal is almost an order of magnitude less than in the samples for comparison. Keywords: lithium niobate, composition gradient, doping, erbium, Raman scattering, infrared absorption Acknowledgements: The article was supported by the topics MEZ-2025-0055, R & D 121072300166-7, and the Russian Science Foundation (grant 19-79-30086-P). N. V. Sidorov thanks the Ministry of Education and Science (topic FMEZ-2025-0055). A. Yu. Pyatyshev thanks the Russian Science Foundation (grant 19-79-30086-P). V. V. Galutskiy and E. V. Stroganova thank the Ministry of Education and Science (topic FZEN-2023-0006). Funding: The topics MEZ-2025-0055, R&D 121072300166-7, Russian Science Foundation (grant 19-79-30086-P). For citation: Vibrational spectroscopy of gradient LiNbO3:Er3+crystal / N. V. Sidorov [et al.] // Transactions of the toila Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 51-55. doi:10.37614/2949-1215.2025.16.2.008. Нелинейно-оптический монокристалл ниобата лития (LiNbO 3 ) обладает рядом уникальных свойств, что обеспечивает его широкое применение [1; 2]. При этом для изготовления функциональных элементов в промышленности в основном используются композиционно однородные монокристаллы LiNbO 3 конгруэнтного состава (R = [Li] / [Nb] = 0,946), как номинально чистые, так и легированные. В последние годы в материаловедении интенсивно развивается направление, связанное с созданием структур с изменяющимися по объему физическими характеристиками [3; 4]. Направленные изменения физических характеристик в материале задаются пространственным изменением состава материала. Такие материалы получили название «градиентные». Легирование редкоземельными элементами позволяет значительно расширить возможности практического применения градиентных материалов на основе LiNbO 3 [5; 6]. В частности, ион Er3+ является весьма эффективным излучателем в видимой и ИК-областях спектра [7; 8]. Кристаллы LiNbO 3 :Er3+ удачно сочетают превосходные нелинейно-оптические свойства матрицы номинально чистого LiNbO3 и лазерные характеристики иона Er3+. Градиент состава в кристалле LiNbO 3 :Er3+ позволяет компенсировать температурные искажения при нелинейно-оптическом преобразовании и создать оптимальные условия для генерации и преобразования лазерного излучения [5]. При выращивании градиентных кристаллов LiNbO3 градиент состава реализуется в сильно неравновесных условиях в соответствии с инконгруэнтным плавлением кристалла [9; 10]. Казалось бы, что полученные в таких условиях градиентные кристаллы LiNbO 3 должны характеризоваться повышенным содержанием различного вида точечных и пространственных дефектов. Однако есть основания полагать, что это не всегда так. Особенности определенных химически активных комплексов в расплаве [10], определяющие особенности локализации в кислородно-октаэдрических кластерах МеОб (Ме — Li+, Nb5+, вакантный октаэдр V, примесный ион) кристалла LiNbO3 основных (Li+, Nb5+) и легирующих ионов [7; 9] (а также атомов водорода, связанных с атомами кислорода водородной связью [11-13]), при определенных условиях могут привести к более совершенной кристаллической структуре как легированных композиционно-неоднородных кристаллов, так и градиентных кристаллов LiNbO3. Основными дефектами структуры, оказывающими значительное влияние на физические характеристики кристалла LiNbO 3 , являются точечные дефекты в виде основных катионов (Li+, Nb5+), расположенных в кислородных октаэдрах О6 не в своих позициях, и катионов примесных металлов, а также микровключения примесных фаз других ниобатов лития, кластерные дефекты и комплексные дефекты, обусловленные наличием в структуре ОН"-групп [8; 11; 12]. Методы колебательной спектроскопии (комбинационное рассеяние (КР) и ИК-поглощение) являются эффективными методами исследования влияния этих дефектов на структуру кристаллов. В данной работе приведены результаты исследований полных спектров КР и ИК -поглощения градиентного кристалла L iNbOз:Er3+(конгруэнтного состава по основным компонентам , градиент E r3+ 0,55 ат %/см). 52 © Сидоров Н. В., Пятышев А. Ю., Скрабатун А. В., Строганова Е. В., Галуцкий В. В., 2025