Труды КНЦ. Технические науки. – 2026. - № 2

создает собственные структурные точечные дефекты, которые необходимы для поддержания общей электронейтральности кристалла. Хотя природа этих дефектов до конца не изучена, принято считать, что дефицит лития компенсируется определенным количеством ионов Nb5+, расположенных в позициях Li+. Такие позиции называются антиструктурными (Nbu4+). Есть несколько мнений о проблеме дефектов, возникающих для компенсации избыточного заряда, создаваемого катионами Nb5+ в антиструктурных позициях (NbLi4+). \ 3535 / K W 3524 w ♦ 3467 * + 3491 " 'X 3480 к 3467 ♦ ♦ 3480 3491 1 1 1 1 I 1 1 1 1 I 1 1 1 1 1 1 1 1 " 1 — I— г т—1— 1— I— 1— 1— 1— 1— I— 1— 1— 1— 1— и, см, —1— 1— 1— 1— 1— 1— 1— 1— 1— 1 3420 3440 3460 3480 3500 3520 3540 3560 3580 3600 Рис 1. ИК-спектры поглощения в области растягивающих колебаний атомов водорода ОН-групп монокристаллов: 1— иі№Озконг; 2 — LiNbO 3 :Er (0,97 мас. %); 3 — LiNbO 3 :Gd (0,05 мас. %) Рис 1. IR absorption spectra in the region of stretching vibrations of hydrogen atoms of OH-groups of single crystals: 1— LiNbO 3 cong; 2 — LiNbO 3 :Er (0.97 wt. %); 3 — LiNbO 3 :Gd (0.05 wt. %) В настоящее время для объяснения компенсации заряда используются две модели: модель N b -вакансий (компенсация заряда в ней достигается за счет образования определенного количества вакансий VNb5-) [7] и модель L i-вакансий (компенсация заряда в ней достигается за счет вакансий V l -) [8]. Структура кристалла LiNbOзконг, согласно сптил-модели L i-вакансий, содержит в кристаллической решетке приблизительно 1 мол. % точечных дефектов NbLi и примерно 4 мол. % VLi [8]. Данные дефекты (VLi-) притягивают атомы водорода, что приводит к формированию комплексного дефекта V u -ОН- [3], которому в ИК-спектре соответствует диапазон частот 3460-3491 cм-1. При этом может измениться стехиометрия кристалла. Из рис. 1 видно, что ИК-спектр поглощения кристалла LiNbO 3 :Er (0,97 мас. %) полностью совпадает со спектром конгруэнтного кристалла LiNbOзконг, что свидетельствует о равенстве квазиупругих постоянных водородных связей. Совсем иная ситуация реализуется для кристалла LiNbO 3 :Gd (0,05 мас. %). Появление полос поглощения в спектре кристалла LiNbO 3 :Gd (0,05 мас. %) в диапазоне частот 3492-3550 см-1 связано с изменением механизма вхождения легирующей примеси в структуру кристалла. Вхождение гадолиния в кристалл LiNbO 3 :Gd (0,05 мас. %) приводит к разупорядочению катионной подрешетки и заметной деформации кислородных октаэдров О6 за счет увеличением длин связи О-О. В ИК-спектре поглощения при этом регистрируется сдвиг частот, соответствующих валентным колебаниям атомов водорода гидроксильных групп ОН- в длинноволновую область (см. рис. 1, линия 3). Концентрация гидроксильных групп в кристалле может быть определена с помощью ИК- спектров по методике Клавира [9], однако точность полученных данных зависит от сложности самого ИК-спектра, а также от значительного перекрытия полос в области валентных колебаний водородной