Вестник Кольского научного центра РАН. 2010, №3.

20 0 |jm А Х Y 2 I 8 u m l Рис. 4. Ростовая доменная структура кристалла LiNbO3:Gd ([Gd]=0.44 мас. %) серии III вдоль оси роста Z Предлагаемые принципы были применены при выращивании кристалла LiNbO3:Gd [Gd]=0.44wt% серии III (табл. 1) с целью получения. легированных монокристаллов ниобата лития с регулярной доменной структурой, период которой вдоль оси роста кристалла не изменяется по мере понижения уровня расплава. Тщательная и длительная подготовка расплава перед затравливанием, умеренный температурный градиент на границе раздела фаз (4°C/mm) позволили проводить рост кристалла в более стабильных, прогнозируемых и легче управляемых изменением мощности ВЧ-генератора ростовых условиях. Плавное увеличение абсолютного значения мощности ВЧ-генератора в процессе роста кристалла (при этом диаметр растущего кристалла плавно уменьшался) компенсировало увеличение периода РДС по мере понижения уровня расплава. В результате удалось получить кристалл с регулярной доменной структурой, период которой на всей длине кристалла почти не отличается от расчетного значения (Л=7 цт) и остается практически неизменным на протяжении десятков миллиметров вдоль оси роста кристалла, лишь немного возрастая вблизи торца кристалла (с ~ 8 до ~ 9.5 mm). На всей площади образца присутствует РДС со стабильным периодом доменной структуры (Л ~ 8 цш), которая прерывается областями нерегулярных доменов одного знака (рис. 4). Результаты измерений периодов РДС кристалла LiNbO3:Gd [Gd]=0.44 wt. %серии III представлены в таб. 3. Таблица 3 Статистика линейных измерений вдоль оси роста Z в кристалле LiNbO3:Gd [Gd]=0.44 мас. %серии III Участок измерений, mm от конуса Длина RDS, pm Средний период RDS Л, pm Стандартное отклонение Доверительный интервал Нестабильность периода (относительная точность), % 10 510 7.84 0.45 0.11 1.42 20 513 7.86 0.5 0.19 2.49 27 (рис.4) 649 7.82 0.5 0.11 1.41 30 254 7.93 0.066 0.023 0.28 45 527 9.42 0.096 0.026 0.27 Характерные участки доменной структуры (рис. 5, 6) кристалла LiNbO3:Gd серии IV, выращенного в принципиально отличных технологических условиях, демонстрируют отсутствие областей с РДС. Нерегулярные полосы роста в кристалле в плоскости перпендикулярной оси роста неявны, размыты и имеют скорее диффузный характер (рис. 5). Вдоль оси роста РДС также отсутствует (рис. 6). Это дает право предположить, что в данном случае технологические условия роста (табл. 1) приближены к стационарным условиям, в которых распределение легирующей примеси происходит в соответствии с моделью Бартона-Прима-Слихтера с эффективным коэффициентом распределения кэфф. [12]: кэфф = Cs / Cl = К / kQ + (1 - к0 )exp(- R 5 / D ) , где Cs и Cl - концентрации примеси в кристалле и в расплаве соответственно, Ko - равновесный коэффициент распределения, R- скорость роста кристалла, 5 - толщина диффузионного слоя, D - коэффициент диффузии. Рис. 5. Доменная структура кристаллаLiNbO3:Gd ([Gd]=0.52 мас. %) серии IV перпендикулярно оси роста 45