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

при давлении 1,78 ГПа и комнатной температуре. Измерение спектров фотолюминесценции проводилось в 90-градусной геометрии исследуемых образцов с помощ ью спектрографа SOL S L -100M с ПЗС -детектором F L I M L 1107 B la c k lllum ina te d (Hamamatsu) в диапазоне длин волн 380 -800 нм с разрешением 0,2 нм в нормальных условиях. ПЗС -ма трица в рабочем режиме охлаждалась элементом Пельте до 243 К . В качестве и с то ч н и ка возбуждения люм инесценции использовался непрерывный H e -C d лазер (^возб = 325 нм , 15 мВ т). И з каж до го ф отолюминесцентного спектра вычитался фоновый сигнал. Обрабо тку экспериментальны х данны х проводили с использованием п ро грамм ны х компле ксов LabSpec 5.5 и O rig in 8.1. Результаты Локализация атомов водорода в структуре кристалла L iN b O 3 возможна в нескольких позициях, определяемых формой кислородно-октаэдрических кластеров МеОб. Форма кластеров МеОб не является строго правильной, и в кристалле L iN bO 3 имеются три различные длины связи O -O : 272, 288 и 336 пм [11]. Длины O-O и М е -О связей в кристалле L iN b O 3 , на ко торы х может располагаться водород, зависят от состава кристалла и степени искажения кислородно-октаэдрических кластеров МеО6 [11; 12]. В ка тионной подрешетке кристалла LiNbOзконг присутствую т положительно (N bu4+) и отрицательно (V u ') заряженные точечные дефекты [13]. Образование дефектов V l обусловлено необходимостью сохранения электронейтральности кристаллической решетки [13]. В результате в кристалле LiNbO3 формируются комплексные дефекты (V u -ОН ), то есть дефект Vu " локализует положительно заряженный протон. В И К -спе ктра х поглощения исследуемых кристаллов обнаруживается расщепление полосы поглощения на несколько компонент с частотами ~3470, 3483 и 3486 см-1, относящиеся к комплексному дефекту V u -ОН с различным окружением (рис. 1). Метод И К -спе ктр о с ко п и и в области валентных колебаний О Н -гр уп п по смещению полос поглощения в длинноволновую область спектра позволяет качественно оценить наличие К П в исследуемом кристалле. Так, изменений на ИК -спе ктре (сдвига полос в длинноволновую область, появление новых полос поглощения) не обнаруживается (см. рис. 1), следовательно, концентрация ле гирующ их примесей не превышает порогового значения в исследуемых кристаллах. По И К -спектрам поглощения явно не обнаружено наличие слабовыраженного К П в образцах. На основе И К -спе ктров поглощения по методу Клавира была рассчитана объемная концентрация ОН -гр упп в кристаллах LiNbOзконг и L iN b O 3 :Zn (0,04-2,01 мол. % ZnO ) [14]. И з рис. 2 видно, что в кристалле LiNbOзконг значение концентрации ОН --групп заметно выше, чем в кристаллах L iN b O 3 :Zn. П ри этом для кристалла L iN b O 3 :Zn (1,39 мол. % ZnO ) наблюдается наиболее высокая концентрация гидро ксо гр упп в ряду легированных кристаллов (см. рис. 2). Легирование кристалла ниобата лития катионами цин ка сопровождается замещением цин ком точечных структурны х дефектов N b u с образованием дефектов Znu. Согласно модели L i-вакансий, образование положительно заряженного точечного дефекта NbLi4+ приводит к появлению 4 отрицательно заряженных точечных дефектов Vu " [13]. П ри замещении дефектов N b u 4+ катионом Zn2+ образуется дефект Znu+ и уменьшается число дефектов V l - до одного. Таким образом, в кристаллах L iN b O 3 :Zn количество компле ксны х дефектов ( V li-ОН ) сокращается по сравнению с кристаллом LiNbOзконг. Меньшая концентрация ОН --гр уп п в кристаллах L iN b O 3 :Zn (см. рис. 2) свидетельствует об общем уменьшении дефектности структуры данных кристаллов и уменьшении в н и х количества точечны х дефектов NbLi и VLi. Далее рассмотрим исследования фотолюминесценции, регистрируемой с «объема» кристалла, серии кристаллов L iN b O 3 :Zn (0,04-2,01 мол. % ZnO ). Н а рисунке 3 представлены концентрационные изменения в спектрах фотолюминесценции серии кристаллов L iN b O 3 :Zn (0,04-2,01 мол. % ZnO ). В качестве сравнения приведен спектр номинально чистого кристалла LiNbOзконг. И з рис. 3 видно, что экспериментально наблюдаемые спектры фотолюминесценции кристалла LiNbOзконг и серии кристаллов L iN b O 3 :Zn (0,04^2,01 мол. % ZnO ) состоят из ш иро кой сложной полосы с главными максимумами при «2 эВ. Так, в области до первого К П [ZnO ] < 4,00 мол. % происходит монотонное уменьшение интенсивности всего спектра по мере увеличения концентрации цин ка в кристалле L iN b O 3 вплоть до 2,01 мол. % ZnO , а положение люминесцентного гало практически не изменяется, за исключением кристалла L iN b O 3 :Zn (1,39 мол. % ZnO ) (см. рис. 3). Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 2. С. 95-101. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 95-101. © Габаин А. А., Бобрева Л. А., Титов Р. А., Смирнов М. В., Сидоров Н. В., Палатников М. Н., 2025 97