Вестник Кольского научного центра РАН. 2010, №3.

УДК 537.226.3;539.24+548 ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ РОСТОВОЙ ДОМЕННОЙ СТРУКТУРЫ МОНОКРИСТАЛЛОВ LINBO3:GD В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ВЫРАЩИВАНИЯ М.Н. Палатников, О.Б. Щербина, И.В. Бирюкова, Н.В. Сидоров, В.Т. Калинников Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева КНЦРАН Аннотация С помощью высокопроизводительного и гибкого анализатора изображения Thixomet® исследованы доменные структуры монокристаллов LiNbO3:Gd, выращенных в различных (стационарных и сильно нестационарных) условиях, что позволило предложить режимы выращивания: а) легированных монокристаллов ниобата лития с регулярно неоднородным распределением примеси и с регулярной доменной структурой, период которой вдоль оси роста кристалла существенно возрастает по мере понижения уровня расплава и определяется соотношением скоростей вытягивания и вращения кристалла; б) легированных монокристаллов ниобата лития с регулярной доменной структурой, период которой вдоль оси роста кристалла не изменяется по мере понижения уровня расплава; в) легированных монокристаллов ниобата лития, характеризующихся отсутствием регулярной доменной структуры и достаточно однородным распределением примеси вдоль направления выращивания кристалла. Ключевые слова: монокристалл, легирование, регулярная доменная структура, ниобат лития. Введение В настоящее время представляет интерес создание интегральных элементов на основе активно­ нелинейных одновременно выполняют функции источника когерентного излучения и нелинейно-оптического преобразователя частоты. Использование активно-нелинейных кристаллов с регулярной доменной структурой, в которых за счет подбора периода изменения нелинейных свойств возможно осуществление квазисинхронных процессов самопреобразования (самоудвоения, самоделения и самосложения) частоты, открывает новые возможности в генерации когерентного излучения в видимом и инфракрасном спектральном диапазоне. Поэтому исследование условий получения и изучение доменной структуры активно-нелинейных кристаллов ниобата лития с различным периодом регулярной доменной структуры (РДС), легированных элементами группы лантаноидов, приобретает особую актуальность. С другой стороны, во многих случаях для устройств лазерной оптики и систем оптической связи необходимы легированные лантаноидами монокристаллы ниобата лития, характеризующиеся достаточно однородным распределением примеси вдоль направления выращивания кристалла. В этом случае встает прямо противоположная задача - получить монокристаллы без РДС, наличие которой предполагает неоднородное распределение легирующей добавки. Регулярные доменные структуры с периодом от единиц до нескольких десятков микрон в кристаллах LiNbO3 получают либо в процессе выращивания кристаллов, либо в процессе послеростовой обработки. В случае послеростовой обработки РДС в кристаллах ниобата лития формируется путем приложения реверсивного электрического поля [1], сканирования электронным пучком [2], методом лазерного нагрева [3] или методом, основанным на эффекте самопроизвольного обратного переключения [4]. Хотя эти методы позволяют создавать доменные структуры с периодами до 2-4 мкм, существенным их недостатком является невозможность получения объемных, толщиной свыше 0.5 мм, элементов с однородной РДС. Получение образцов с РДС большего объема возможно на основе вращательных полос роста в процессе выращивания кристаллов LiNbO3методом Чохральского, легированных редкоземельными и другими (как правило, трехвалентными) элементами, о чем сообщается в работах [5-10]. Примеси Y3+, Nd3+, Hf3+ [11], Dy3+, Gd3+ имеют 40