Вестник Кольского научного центра РАН №2, 2021 г.

2LiNbO3= U 2 O + Nb2O5 (!) Li2O = Li+ + OLi- (2) Nb2O5= Nb2O4V2++ O2- (3) Авторы работы [Tiller, Uda, 1993] рассчита­ ли равновесный коэффициент распределения для семи химических соединений (LiNbOs, Li 2 O, Nb 2 Os, Li+, OLi-, Nb2O4V2+, O2-) и пришли к выво­ ду, что в расплаве каждый ион в отдельности обладает собственным и неединичным значе­ нием. Это говорит о том, что каждый ион на­ капливается либо истощается в пограничном слое кристалл-расплав, т.е. Ко <1 либо Ко >1 со­ ответственно. При классическом механизме легирования кристаллов LiNbOs металлами с целью регули­ рования порядка чередования основных кати­ онов (Li+, Nb5+) вдоль полярной оси кристалла и снижения концентрации глубоких (дефекты NbLi и примеси многозарядных катионов Fe, Cu и др.) и мелких ловушек электронов, встраива­ ние легирующих нефоторефрактивных кати­ онов металлов Men+ (Mg2+, Zn2+ и др.) осущест­ вляется в кислородные октаэдры О6структуры кристалла - литиевый, ниобиевый или вакант­ ный [Сидоров и др., 2003]. Внедрение катионов металлов в структуру кристалла сопровожда­ ется образованием прочных ковалентных свя­ зей с атомами кислорода кислородных октаэ­ дров О6. При этом в легированных кристаллах LiNbO3:Me распределение катионов Li+, Nb5+ и Men+ вдоль оси роста кристалла определя­ ется типом и концентрацией легирующей при­ меси [Сидоров и др., 2003; Черная и др., 2001, 2008]. Существенно отметить то, что легирова­ ние «нефоторефрактивными» катионами ме­ таллов не позволяет повысить стехиометрию кристаллов, выращиваемых из расплава кон­ груэнтного состава, подобно подходу с исполь­ зованием флюса B 2 O 3 . Природа легирующего катиона металла и его концентрация в шихте конгруэнтного состава влияют на вид, концен­ трацию и активность электрохимических ком­ плексов в расплаве, присоединение которых к поверхности растущего кристалла на грани­ це кристалл-расплав осуществляется без вли­ яния на концентрацию основных катионов (Li и Nb) и стехиометрию. В качестве функциональных нелинейно-оп­ тических материалов электронной техники перспективны кристаллы стехиометрического (LiNbO^^, R=1) и близкого к нему составов. Од­ нако выращивание кристаллов LiNbO^^ силь­ но осложняется особенностями диаграммы состояния системы Li2O-Nb2O5 [Сидоров и др., 2003] (рис. 1). Фаза ниобата лития обладает достаточно широкой областью гомогенности: при температуре 20 °С она составляет 1 мол.% Рис. 1. Фазовая диаграмма системы Nb 2 Os-Li2O [Сидоров и др., 2003] 19 Р.А. Титов, Н.В. Сидоров, Н.А. Теплякова, В.М. Воскресенский, И.В. Бирюкова, М.Н. Палатников rio.ksc.ru/zhurnaly/vestnik