Вестник Кольского научного центра РАН № 1, 2024 г.

взаимодействия катионов бора с фрагментом струткуры кристалла ниобата лития конгруэнт­ ного состава (кластер был заполнен катионами Li и Nb, локализованными в соответствующих позициях, и вакантными октаэдрами), постро­ енный на основе периодов элементарной ячей­ ки авторов работы [Кузьминов, 1987]. На рис. 3б приведены результаты расчета энергии кулоновского взаимодействия кати­ она бора с модельными кластерами №1 и №2 кристалла LiNb03:B(14410-5 мас. % B в конусе). Согласно полученным в работе [Титов и др., 2023] данным, минимальной энергией кулонов­ ского взаимодействия катиона В3+с кластером №1 обладают два положения, в которых кати­ он В3+локализован в гранях, смежных с литие­ вым (VLiIIO6) и вакантным (V"O6) кислородными октаэдрами из второго слоя, рис. 3б. Для кла­ стера №2 минимальное значение энергии кулоновского взаимодействия наблюдается в случае локализации катиона В3+также в гра­ нях, смежных с литиевым (VLiIO6) и с вакантным (VIO6) кислородными октаэдрами, но уже пер­ вого слоя, рис. 3б. При этом положение (VLiIO6) будет более предпочтительней по сравнению с положением (VIO6) по причине большой раз­ ницы в энергиях. Комплексное рассмотрение кластеров №1, 2 и 3 показало, что в дефектосодержа­ щих кластерах №1 и 2 наблюдается увеличе­ ние энергии кулоновского взаимодействия. Обнаруженный практически важный факт обусловлен присутствием в малых по объ­ ему фрагментах структуры кристалла близ- расположенных катионов ниобия, лития, дефекта NbV и катиона бора, который прив­ носит избыточный положительный заряд в рассматриваемую систему. Подобное «кон­ центрирование» положительно заряженных частиц приводит к повышению напряжен­ ности и нестабильности рассматриваемой системы. Таким образом, выполненный в ра­ боте [Титов и др., 2023] расчет суммарной энергии кулоновского взаимодействия кати­ она бора с фрагментом структуры кристал­ ла LiNbO3:B(144-10-5мас. % B в конусе), содер­ жащего структурный дефект NbV, показал, что есть три наиболее вероятных локализа­ ции катиона бора: при формировании дефекта NbVв первом слое моделируемого кластера - в гранях вакантных тетраэдрических пустот, общих с VLi"O6или VIIO6; при формировании де­ фекта NbVво втором слое - в грани вакантной тетраэдрической пустоты, общей с VLiIO6. Дальнейшее развитие подхода к проведе­ нию модельных расчетов локализации кати­ онов бора в структуре боросодержащих кри­ сталлов ниобата лития нашло в увеличении количества рассматриваемых дефектосодер­ жащих кластеров отдельно взятого кристалла и учете коэффициентов заполнения позиций кристаллов LiNbO3:B, полученных по разным Таблица 2. Периоды а и с элементарной ячейки, значения координат атомов (x/a, y/b, z/c) и коэффициентов заполнения позиций (G) в кристаллах LiNbO3:B(0.02 и 0.547 мол. %B2O3в шихте) [Palatnikov et al., 2023; Titov et al., 2023] G x/a y/b z/c G x/a y/b z/c LiNb03:B(0.02 мол. % B2O3в шихте) LiNb03:B(0.547 мол. % B2O3в шихте) (Rw СОО г<II )% R0, )=1 )% pw (R (%)=12.39, Rp(%)=9.07) а = 5.1476 А, с = 13.8594 А а = 5.1450 А, с = 13.8561 А Nb 0.97 0 0 0 Nb 0.93 0 0 0 O 1.00 0.0656 0.3393 0.0653 O 1.00 0.0805 0.324 0.063 Li 0.98 0 0 0.2827 Li 0.99 0 0 0.282 NbLi* 0.016 0 0 0.2950 Nb,* 0.018 0 0 0.272 NbV** 0.009 0 0 0.135 NbV** 0.01 0 0 0.135 ' катион ниобия в положении катиона лития; ** катион ниобия в вакантном кислородном октаэдре 28