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

Для выращивания градиентного кристалла LiNbO 3 :Er3+ использовался метод Чохральского с жидкостной подпиткой (метод двойного тигля). Для приготовления шихты использовались оксиды ниобия (чистота 99,97 %), эрбия (чистота 99,99 %) и карбонат лития (чистота 99,3 %), взятые в необходимых массовых соотношениях для получения LiNbO3 [5]. Шихта таблетировалась при давлении 60-120 атмосфер в плексигласовых пресс-формах. Полученные таблетки помещались в муфельную печь для проведения твердофазного синтеза в течение суток при температуре 900 °С. Для выращивания кристаллов LiNbO3 с концентрационным профилем Er3+производилось наплавление шихты в виде таблеток в систему тиглей. Выращенный монокристалл подвергался отжигу в муфельной печи при температуре 1200 °С в течение 5 ч. Более подробно технология выращивания градиентных кристаллов LiNbO 3 :Er3+ представлена в работе [5]. Концентрация ионов Er3+ в участке 1 составляла 3,0 ат % и линейно уменьшалась с градиентом 0,55 ат %/см. Образец сравнения — композиционно однородный монокристалл LiNbO3:Er3+(3,1 вес %) выращивался методом Чохральского в воздушной атмосфере [7]. При выращивании кристалла фронт кристаллизации был плоским. Использовалась высокочистая, однородная по химическому составу, монофазная гранулированная шихта ниобата лития конгруэнтного состава с высокой насыпной плотностью, разработанная в ИХТРЭМС КНЦ РАН (ТУ 0.027.039). Легирующий элемент Er3+ вводился в шихту непосредственно перед наплавлением в виде оксида Er2O3 (чистота 99,99 %). Для регистрации спектров КР использовался спектрометр BWS465-785H (B & W Tek, Plainsboro Township, NJ, USA). Для возбуждения спектров КР использовался непрерывный лазер с длиной волны 785 нм и мощностью 10 мВт. Спектральное разрешение составляло 3,5 см -1. Регистрация спектров ИК-поглощения в области валентных колебаний ОН'-групп производилась с использованием спектрометра B ruker VERTEX 70x (Bruker, Germany) со спектральным разрешением 0,4 см-1. Измерения проводились в вакууме при давлении 1,78 гПа и комнатной температуре. Зарегистрированные спектры КР градиентного кристалла LiNbO 3 :Er3+ существенно отличаются от спектров КР композиционно однородных монокристаллов LiNbO 3 :Er3+ (3,1 вес %) и LiNbOзконг. Спектры КР градиентного кристалла L iNbO 3 :Er3+ расположены на широкой полосе люминесценции, адекватно вычесть которую не получается. Обращает на себя внимание также и то, что в спектрах КР градиентного кристалла L iNbO 3 :Er3+ интенсивность линий в спектре КР, соответствующих фундаментальным колебаниям решетки, существенно меньше, чем в спектре композиционно однородных монокристаллов LiNbO 3 :Er3+ (3,1 вес %) и LiNbOзконг. Можно заметить отсутствие в спектре КР градиентного кристалла LiNbO 3 :Er3+ нескольких линий КР, соответствующих фундаментальным колебаниям решетки: линия Е -типа симметрии с частотой 429 см -1 и линия валентных мостиковых колебаний атомов кислорода кислородных октаэдров О6 с частотой 876 см -1. Были зарегистрированы довольно интенсивные линии КР в диапазоне 100-2 850 см-1, соответствующие спектру второго порядка, которых нет в спектре КР кристалла LiNbO 3 :Er3+ (3,1 вес %). Необходимо отметить, что при возбуждении лазерной линией 785 нм спектры КР не зависят от ориентации вектора возбуждающего лазерного излучения относительно полярной оси кристалла, что является необычным. На данном этапе мы затрудняемся объяснить этот факт. Сравнительно узкие линии с частотами 2 427, 2 475, 2 533, 2 592, 2 660 и 2 828 см-1 соответствуют люминесцентным переходам 4In / 2 ^ 4I 15/2 в ионе Er3+. В спектре ИК-поглощения кристалла LiNbO 3 :Er3+ (3,1 вес %) уверенно проявляются несколько линий. Линия с частотой 3 494 см-1 соответствует валентным колебаниям ОН--группы в кластерном дефектном узле Er3+ ( ErLj -OH- Er Nb), который состоит из одного точечного дефекта ErLi (ион Er3+ в позиции иона Li+) и одного точечного дефекта ErNb (ион Er3+ в позиции иона Nb5+ идеальной структуры LiNbO 3 стехиометрического состава) [9]. Линии поглощения с частотами 2 851 и 2 918 см-1 соответствуют симметричному и антисимметричному валентному колебанию атомов водорода связи С-Н группы CH 2 . Соединения с группами СН 2 могут присутствовать в микроколичествах на поверхности кристалла вследствие протирки поверхности кристалла этиловым спиртом после полировки. Линии поглощения с частотами 2 115 и 2 338 см-1 соответствуют полосам поглощения CO и CO 2 групп. Их происхождение может быть связано с наличием карбоната лития, из которого приготавливается шихта для выращивания кристалла ниобата лития. 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. © Сидоров Н. В., Пятышев А. Ю., Скрабатун А. В., Строганова Е. В., Галуцкий В. В., 2025 53