Вестник Кольского научного центра РАН № 3, 2023 г.

однородности, а также к возникновению кон­ центрационных порогов, при которых скачком изменяются порядок распределения катионов вдоль полярной оси и практически значимые физические характеристики кристалла [Сидо­ ров и др., 2003; Черная и др., 2008]. В реальных кристаллах L iN bO ^^ содержа­ ние дефектов NbLi минимально. В идеальном кристалле дефекты NbLi отсутствуют. Однако существующие технологии получения кри ­ сталлов L iN bO ^^ имеют свои недостатки [Сидоров, Палатников и др., 2022]. Кристалл LiNbO ^^, выращенный из обогащенного Li2O расплава (58.6 мол. %), характеризуется низкой композиционной и оптической однородностью [Кузьминов, 1987; Сидоров и др., 2019]. По тех­ нологии High Temperature Top Seeded Solution Growth (HTTSSG) с добавлением до 6 мас. %ще­ лочного флюса K2O в шихту ниобата лития кон­ груэнтного состава можно получить кристалл стехиометрического состава высокой степени оптической и композиционной однородности [Polgar et al., 1997; Lengyel et al., 2015]. Суще­ ственным недостатком данного подхода явля­ ется высокая концентрация (V10-2-210-2мас. %) механически захваченного калия, локализо­ ванного на протяженных дефектах кристал­ ла [Палатников, 2011; Сидоров и др., 2019]. Это становится возможным по причине большого радиуса K+ (1.38 А) по сравнению с радиусами основных катионов - Li+ и Nb5+(0.76 и 0.64 А, со­ ответственно) [Shannon, 1976]. К настоящему времени влияние примес­ ных катионов металлов на характеристики кристалла ниобата лития хорошо изучено и содержание их в шихте и в кристалле строго регламентируется. Для синтеза ниобата лития оптического качества допускается содержа­ ние регламентируемых металлических катион­ ных примесей в шихте на уровне 10-4мас. %(для некоторых катионов 10-3 мас. %, ТУ 0.027.039). Для получения кристаллов LiNbO3 акустиче­ ского качества предъявляемые требования к примесному катионному составу прекурсора существенно ниже, чем для кристаллов опти­ ческого качества. Однако роль неметаллических элементов в процессе твердофазного взаимодействия при синтезе шихты, а также их воздействие на свойства расплава и кристалла ниобата лития изучены явно недостаточно. В работе [Raksanyi et al., 1987] показано, что метафосфатные ионы (PO3-) оказывают негативное воздействие на качество выращенного кристалла: при со­ держании в расплаве 10-3мол. % метафосфат- ных ионов на 1 мол. % ниобия формируются протяженные области неоднородности, подоб­ ные областям негомогенности, характерным для легированных кремнием и алюминием кристаллов. В свою очередь, содержание гало­ генов (фторидов и хлоридов - в зависимости от технологии синтеза высокочистого пента­ оксида ниобия) регламентируется и не должно превышать 10-2мас. % [Серебряков и др., 1986]. В лаборатории материалов электронной техники Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Та- нанаева «Кольский научный центр Россий­ ской академии наук» (ИХТРЭМС КНЦ РАН) был разработан и впоследствии усовершенство­ ван новый технологический подход к получе­ нию высокосовершенных боросодержащих монокристаллов ниобата лития, по составу близких к стехиометрическому, обладаю­ щих высокой оптической и композиционной однородностью [Sidorov et al., 2021; Сидоров, Палатников и др., 2022; Palatnikov et al., 2023]. Особенностью разработанного подхода яв­ ляется использование в технологии шихты и монокристаллов производных химически активного неметаллического элемента бора (В2О3, H3BO3). Неметаллические катионы бора обладают малым ионным радиусом (0.15 А для В3+(Ш), 0.25 А для B3+(IV) [Shannon, 1976]) и отличными от металлов механизмами хими­ ческой связи. Совокупность этих фактов при­ водит к тому, что катионы бора неспособны локализоваться в октаэдрических пустотах О6 структуры как кислородно-октаэдриче­ ской пятиокиси ниобия N b ^ , так и кристал­ ла LiNbO3. Как показали наши исследования [Sidorov et al., 2021; Сидоров, Палатников и др., 2022; Palatnikov et al., 2023], следовые количе­ ства катионов бора (~ 4-10-4 мол. % B2O3), об­ наруженные в кристаллах LiNbO3:B методом масс-спектрометрии [Сидоров и др., 2016], 25 Р. А. Титов, М. В. Смирнов, А. В. Кадетова, О. В. Токко, Н. А. Теплякова, Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников rio.ksc.ru/zhurnaly/vestnik