Вестник Кольского научного центра РАН № 1, 2024 г.

Рис. 2 - Суммарная энергия кулоновского взаимодействия точечных зарядов в кластере, состоящем из двух катионов Li+, двух катионов Nb5+, одного катиона B3+и двадцати анионов кислорода O2-при постоянных параметрах а и с [Sidorov, Titov et al., 2021]. Пара Nb1- B3+ расположена в грани тетраэдра, граничащего с NbO6из первого слоя, пара V1- B3+ расположена в грани тетраэдра, граничащего с вакантным октаэдром первого слоя, и т.д. нормировка параметров ячейки по температу­ ре 297 К [Lehnert et al., 1997]. Отметим, что неза­ висимо от рассматриваемого процесса нами были получены аналогичные результаты. Из результатов расчетов, приведенных на рис. 2, видно, что максимальное значение энергий для обоих случаев соответствует на­ хождению катиона В3+ в положении, гранича­ щим с ниобиевыми октаэдрами (положения Nb1и Nb2, соответственно). Это свидетельству­ ет о том, что нахождение иона В3+в тетраэдри­ ческой пустоте рядом с ниобиевым октаэдром энергетически не выгодно. Для возможных положений иона В3+ в тетраэдрических пусто­ тах, граничащих либо с литиевыми, либо с ва­ кантными октаэдрами, либо находящегося в кислородной плоскости, разделяющей кис­ лородно-октаэдрические слои, сумма энергий кулоновского взаимодействия значительно ниже. Таким образом, полученный в работе [Sidorov, Titov et al., 2021] результат позволил нам определить наиболее вероятные позиции, в которых может локализоваться катион B3+ в структуре кристалла LiNbO3. Следующим этапом в развитии подхо­ да к определению локализации катиона B3+ в структуре боросодержащего кристалла ста­ ло использование для модельных расчетов периодов элементарной ячейки реальных кри­ сталлов LiNbO3:B и учет точечных структурных дефектов. В работе [Титов и др., 2023] был рас­ смотрен кристалла LiNbO3:B(14.4^10-4 мас. % B в конусе), полученный по технологии прямого твердофазного легирования шихты конгруэнт­ ного состава борной кислотой [Палатников и др., 2015]. Данный кристалл из выращенной серии вызвал особый интерес, поскольку раз­ ница концентарции бора в конусной и торце­ вой частях различалась = в 6.5 раз (14.4-10-4 и 95.4-10-4мас. %, соответственно) [Палатников и др., 2015]. Несмотря на классическое (для ме­ таллических примесей)увеличение концентра­ ции легирующего компонента от конуса к тор­ цу кристалла, удовлетворяющая концентарция бора в боросодержащих кристаллах не должна превышать =4^10-4 мол. % [Сидоров, Палатни- ков и др., 2022]. В табл. 1 приведены уточненные значе­ ния периодов элементарной ячейки (а и с, А), а также структурные параметры, характери­ зующие распределение катионов металлов (Li, Nb) по кислородным октаэдрам O кристалла Таблица 1. Периоды а и с элементарной ячейки, значения координат атомов (x/a, y/b, z/c) и коэф­ фициентов заполнения позиций (G) в кристалле LiNbO3:B(144^10-5мас. %B в конусе) [Сидоров, 3Кадетова и др., 2022 ; Титов и др., 2023] G x/а y/b z/с LiNbO3:B(144^10-5мас. % B в конусе) (R (%)=5.24, R ^ wp ' ' p 9) .4 )=1 )% а = 5.1543 А, с = 13.8754 А Nb 0.96 0 0 0 O 1.00 0.069 0.3682 0.0652 Li 0.95 0 0 0.2798 Nbu* - - - - NbV** 0.028 0 0 0.111 * катион ниобия в положении катиона лития; ** катион ниобия в вакантном кислородном октаэдре 26