Вестник Кольского научного центра РАН № 1, 2024 г.

кристаллов ниобата лития, к которым можно отнести боросодержащие кристаллы. Расчет кулоновской энергии является простым и эф­ фективным способом изучения особенностей локализации точечных структурных дефектов в структуре кристалла ниобата лития, кото­ рый может дать важную информацию, объяс­ няющую полученные зарекомендовавшими себя эмпирическими методами исследования свойств и структуры вещества результаты. Используя модельные расчеты энергии куло- новского взаимодействия точечных зарядов в достаточно небольшом кластере, построен­ ном из нескольких кислородных октаэдров (LiO6, NbO6, VO6, где VO6 - вакантный октаэдр), можно качественно определить локализацию следовых количеств В3+ в структуре боросо­ держащих кристаллов. При этом, согласно сте- рическим соображениям, катион бора может локализоваться в разных гранях тетраэдров O4, по сравнению с большими по размеру кис­ лородными октаэдрами O6. Таким образом, в данной работе приведен краткий обзор ра­ бот, посвященных определению локализации неметаллического элемента бора в гранях вакантных тетраэдрических пустот структуры боросодержащих кристаллов ниобата лития. Материал и методика исследований Расчет полной энергии кулоновского взаи­ модействия точечных зарядов (U, эВ) фрагмен­ та кислородно-октаэдрической структуры LN с рассматриваемым катионом B3+, локализо­ ванным в гранях вакантных тетраэдрических пустот, проводили с использованием кулонов­ ского потенциала [Sidorov, Titov et al., 2021]: U = (k • z! • z2) / r12 (1) где z1 и z2 — значения заряда взаимодей­ ствующих частиц; r12 — расстояние между центрами взаимодействующих зарядов [A]; k - константа, которая выражается по формуле (эВ-A) [Sidorov, Titov et al., 2021]: k = e2/ (4 •n • s0•10-10) = 14.41971 (2), где e — заряд электрона, s0 — диэлектриче­ ская проницаемость вакуума. Методика расчета для адаптации получен­ ных результатов на реальные объекты, тре­ бующая учета вклада энергии кулоновского взаимодействия каждой из рассмотренных нами позиций каждого кластера с учетом ко­ эффициентов заполнения позиций основных катионов (G(Li), G(Nb)) и точечных дефектов (G(NbLi), G(NbV)), а также учета доли вакантных октаэдров (V) и вакантных октаэдров (VNb), не занятых катионом ниобия, подробно приве­ дена в работе [Titov et al., 2023]. Рассматриваемые в данной работе систе­ мы (кластеры) состоят из шести кислородных октаэдров в двух слоях (I и II): Li'O6, Nb'O6, V'O6, Li"O6, Nb"O6 и V"O6. Каркас кластера образован 20 анионами кислорода O2-. Количество и ло­ кализация в первом (I) и втором (II) слоях кла­ стера катионов основных металлов (лития (Li+) и ниобия (Nb5+)) и точечных дефектов (NbLi, NbV и VNb) различны и зависят от подхода и рассма­ триваемого кристалла. Взятые для рассмотре­ ния шесть кислородных октаэдров образуют две тетраэдрические пустоты, обладающие смежной гранью. Сама система не являет­ ся электронейтральной. В модельных расче­ тах рассматривается кластер, «вырванный» из большой электронейтральной системы для того, чтобы исследовать изменение энер­ гии кулоновского взаимодействия катиона B3+, локализованного в различных гранях тетраэ­ дрических пустот, с ближайшим окружающим его фрагментом кристаллической структуры LiNbO3(в некоторых случаях с учетом точечных дефектов). Положение катиона бора принято равноудаленным от каждой из вершин занятой грани вакантной тетраэдрической пустоты. Рентгенограммы порошковых образцов боросодержащих кристаллов регистрирова­ ли на дифрактометре ДРОН-6 (НПП Буревест­ ник, Санкт-Петербург, Россия). В первичных пучках располагался пиролитический моно­ хроматор (CuKa-излучение, напряжение 45 кВ, ток 25 мА). Рентгенограммы снимали более детально с шагом 0.02° в областях отражения и с шагом 0.2° в областях фона. Стабильность схемы регистрации контролировали при полу­ чении рентгенограммы. Точность определе­ ния интенсивности в каждой точке дифракци­ онной линии составляла не менее 3%. Данные рентгеноструктурного анализа контрольного кристалла LiNbO.^^5.5 мас.% K2O) приведены 24