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

Было обнаружено существенное различие в спектрах ИК-поглощения композиционно однородного кристалла LiNbO 3 :Er3+ (3,1 вес %) и градиентного кристалла LiNbO 3 :Er3+. Градиентный кристалл обладает намного большим поглощением в диапазоне частот 2 000-4 000 см-1. В то же время характерной особенностью исследованных нами композиционно однородного LiNbO 3 :Er3+(3,1 вес %) и градиентного кристалла LiNbO 3 :E r3+ является отсутствие расщепления линии валентных колебаний ОН--групп, как это наблюдается для многих композиционно однородных нестехиометрических номинально чистых и легированных кристаллов LiNbO 3 [12]. В исследованных нами композиционно однородном кристалле LiNbO 3 :Er3+ (3,1 вес %) и градиентном кристалле LiNbO 3 :Er3+ величина R ~ 1, то есть близка к таковой для кристалла стехиометрического состава. С помощью метода Клавира [13] была рассчитана объемная концентрация ОН"-групп. В градиентном кристалле LiNbO 3 :Er3+ она не превышает 7,0 х 10 16 см -3 и уменьшается вслед за градиентом ионов эрбия. Данная величина в несколько раз меньше, чем в композиционно однородном кристалле LiNbO 3 :Er3+(3,1 вес %), а также в конгруэнтном LiNbOзконг и стехиометрическом LiNbOзстех кристаллах. Это говорит о более низкой проводимости градиентного кристалла LiNbO 3 :Er3+ относительно композиционно однородных кристаллов LiNbO 3 :Er3+(3,1 вес %), LiNbOзконг и LiNbOзстех. Таким образом, нами впервые исследован спектр комбинационного рассеяния в широком диапазоне частот при возбуждении излучением ближнего ИК-диапазона (785 нм) градиентного кристалла LiNbO 3 :Er3+. Наблюдается совпадение спектра при различной ориентации возбуждающего лазерного излучения относительно сегнетоэлектрической оси кристалла. В то же время в спектре комбинационного рассеяния градиентного кристалла LiNbO 3 :Er3+ в диапазоне частот 1 000 -2 400 см -1 зарегистрирован ряд линий, соответствующих спектру второго порядка, отсутствующих в спектре композиционно однородного монокристалла LiNbO 3 :Er3+ (3,1 вес %). При этом интенсивность линий комбинационного рассеяния второго порядка превышает интенсивность линий, соответствующих фундаментальным колебаниям решетки. Кислородно-октаэдрические кластеры МеО 6 в структуре кристалла LiNbO 3 :Er3+ (3,1 вес %) и градиентного кристалла LiNbO 3 :E r3+, так же как и кислородно-октаэдрические кластеры МеО 6 высокосовершенного композиционно однородного кристалла стехиометрического состава, практически не искажены. Показано также, что в структуре исследованных кристаллов LiNbO 3 :E r3+ практически отсутствуют точечные дефекты NbLi. Объемная концентрация ОН--групп в градиентном кристалле LiNbO 3 :Er3+ почти на порядок меньше, чем в композиционно однородном кристалле LiNbO 3 :Er3+(3,1 вес %). Список источников 1. Boes A., Chang L., Langrock C., Yu M., Zhang M., Lin Q., Lončar M., Fejer M., Bowers J., Mitchell A. Lithium niobate photonics: Unlocking the electromagnetic spectrum // Science. 2023. Vol. 379. Issue 6627. P. eabj4396. 2. Wang L., Du H., ZhangX., ChenF. Optical nonlinearity of thin film lithium niobate: devices and recent progress // Journal of Physics D: Applied Physics. 2025. Vol. 58, Issue 2. P. 023001. 3. Ma S., Xiong Z., Liu Z., Wang L., Dou R., Zhang Q., Wei M., Cheng T., Jiang H. Thermal effects and their suppression of end-pumped gradient-doped Nd:YAG crystals // Infrared Physics & Technology. 2025. Vol. 148. P. 105845. 4. Wang X., Li X., Deng M., Zhang Z., Yang F., Kou H., Su L., Wu A., Chen J. A couple-free structured LuAG:Ce-LuAG scintillating single crystal fiber grown by a laser-heated pedestal growth method // Crystal Growth & Design. 2024. Vol. 24, Issue 8. P. 3333-3341. 5. Galutskiy V. V., Vatlina M. I., Stroganova E. V. Growth of single crystal with a gradient of concentration of impurities by the Czochralski method using additional liquid charging // Journal of Crystal Growth. 2009. Vol. 311, Issue 4. P. 1190-1194. 6. Tao Z., Cheng F., Wang Y., Su S., Song E., Gan J., Ye S. A robust strategy for preparing Li-gradient LiNbO 3 :Yb/Er nanocrystals with improved dynamic force-optical response // Chemical Engineering Journal. 2025. Vol. 503. P. 158351. 7. Палатников М. Н., Бирюкова И. В., Щербина О. Б., Сидоров Н. В., Макарова О. В., Теплякова Н. А. Выращивание и концентрационные зависимости свойств кристаллов LiNbO 3 :Er // Кристаллография. 2016. Т. 61, вып. 6. С. 999-1008. 8. Zhang Z., Wu Z., Zhang Y., Liu S., Liu H., Zheng D., Kong Y., Xu J. The doping concentration optimization of Er-doped LiNbO 3 crystals for LNOI lasers and amplifiers // Crystal Growth & Design. 2024. Vol. 24, Issue 16. P. 6838-6844. 9. Палатников М. Н., Сидоров Н. В., Палатникова О. В., Бирюкова И. В. Дефектная структура кристаллов ниобата лития одинарного и двойного легирования. М.: РАН, 2024. 331 с. 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. 54 © Сидоров Н. В., Пятышев А. Ю., Скрабатун А. В., Строганова Е. В., Галуцкий В. В., 2025