Вестник Кольского научного центра РАН. 2010, №3.

фазовой границы и толщина пограничного слоя, тем быстрее кратковременные периодические осцилляции температуры вблизи границы кристалл-расплав приводили к изменениям скорости роста в пограничном слое и модуляции концентрации легирующей примеси (Gd3 ), и, как следствие, к формированию периодических регулярных доменных структур с периодом, уменьшающимся от центра к краю пластины. Доменная сегнетоэлектрическая структура вдоль оси роста z, присущая кристаллам серий I и II (рис. 3) имеет периодический характер. Период доменной структуры [5, 7] определяется отношением скорости вытягивания к скорости вращения (Л=УЙ/УГ(0), так как появляющиеся полосы роста легирующей примеси имеют ширину, в точности равную приращению кристалла за один оборот. Однако в рассматриваемых ассиметричных, нестационарных условиях, когда непрерывно меняется мощность ВЧ-генератора, приращение будет неодинаковым в разные по температуре периоды вращения. Периоды реальной доменной структуры кристаллов серий I и II несколько отличаются от расчетных (Л]=7-5 цт и Л2=5,6 цт) и варьируются по длине монокристалла. Домены на основе полос роста располагаются группами, разделенными промежутками от 80 до 200 цт. В пределах одной группы (0.5-1.5 т т ) значения периодов доменной структуры практически не меняются, но от конуса к Рис. 3. Ростовая доменная структура , торцу кристалла, от группы к группе увеличиваются, что характерная для кристаллов ниобата обусловлено в том числе и понижением уровня расплава в лития серий I и II вдоль оси роста Z тигле (га&т 2). (образец LiNbO3: Gd [Gd]=0.44 мас. %) Таблица 2 Статистика линейных измерений вдоль оси ростаZ в кристалле LiNbO3:Gd [Gd]=0.44 мас.%серии I Участок измерений в т т от конуса Длина РДС, цт (группа) Средний период РДС Л, цт Стандартное отклонение Доверительный интервал Нестабильность периода (относительная точность), % 5 519 18 0.8 0.3 1.7 15 300 21 1.3 0.69 3.2 25 656 38 1.5 0.7 1.9 35 1071 89 2.8 1.6 1.8 Анализ доменной структуры кристаллов серий I и II позволил сделать следующий вывод: для формирования РДС в направлении оси Z в процессе выращивания ниобата лития ориентации (0001), необходимо поддерживать периодическое изменение конвективных потоков в расплаве. Это, по сути, создает периодические неоднородности распределения примеси за счет регулярного изменения скорости роста на границе раздела фаз. Осуществить это вероятнее всего в следующих технологических условиях: • ассиметричное тепловое поле при наличии умеренного градиента над расплавом (~5-6°С/тт); • низкоинерционный тепловой узел; • подготовка расплава с перегревом и оптимальной выдержкой для исключения неконтролируемых градиентов концентраций примеси в расплаве; • достаточно высокая начальная скорость вытягивания (на конусе) и более низкая, монотонно снижаемая скорость вытягивания при выращивании цилиндрической части кристалла, позволяющая компенсировать увеличение периода РДС кконцу кристалла за счет понижения уровня расплава в тигле; • постоянная скорость вращения при выращивании цилиндрической части кристалла; • надежное управление мощностью ВЧ-генератора, обеспечивающее кратковременные периодические изменения температуры вблизи границы кристалл-расплав. Down 1200 цлц 44