Дефекты и некоторые физические свойства номинально чистых и легированных цинком кристаллов ниобата лития
РФФИ, Аспиранты, 20-33-90078
Теплякова Н.А.
1, Смирнов М.В.
1, Сидоров Н.В.
1, Палатников М.Н.
11Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева КНЦ РАН, Апатиты, Россия
Email: n.tepliakova@ksc.ru, m.smirnov@ksc.ru, n.sidorov@ksc.ru, m.palatnikov@ksc.ru
Поступила в редакцию: 25 февраля 2021 г.
В окончательной редакции: 30 марта 2021 г.
Принята к печати: 30 марта 2021 г.
Выставление онлайн: 13 мая 2021 г.
Методами ИК-спектроскопии поглощения в области валентных колебаний OH--групп, фотолюминесценции в видимой области спектра, фотоиндуцированного рассеяния света исследованы особенности дефектной структуры и их влияние на свойства кристаллов LiNbO3:Zn, легированных в широком концентрационном диапазоне, включающем два концентрационных порога (при ~3.0 и ~6.8 mol.% ZnO в расплаве). В кристаллах LiNbO3:Zn (0.004-2.01 mol.% ZnO) при увеличении концентрации цинка наблюдается увеличение концентрации гидроксильных групп и уменьшение интенсивности люминесценции от центров свечения, связанных с дефектами NbLi. Последнее, по-видимому, связано с образованием вблизи дна зоны проводимости мелких энергетических уровней при вытеснении атомами цинка атомов ниобия с позиций лития идеальной структуры и, соответственно, уменьшением концентрации дефектов NbLi. В сильнолегированных кристаллах LiNbO3:Zn(4.46-6.5 mol.% ZnO) и в кристалле LiNbO3stoich(6.0 wt.% K2O) наблюдается заметно меньшая концентрация OH--групп, увеличение ширины запрещенной зоны на 0.3-0.4 eV, увеличение интенсивности люминесценции в зеленой области спектра за счет образования новых каналов рекомбинации по сравнению со слаболегированными кристаллами. Кроме того, в таких кристаллах наблюдается увеличение протонной проводимости за счет увеличения концентрации межузельного водорода H+ и, как следствие, образования множества мелких акцепторных уровней вблизи потолка валентной зоны. Ключевые слова: ниобат лития, прямое легирование, валентные колебания OH--групп, центры свечения, фотовольтаическое и диффузионное поля.
- Ю.С. Кузьминов. Электрооптический и нелинейно-оптический кристалл ниобата лития. Наука, М. (1987). С. 9-24
- K.K. Wong. Properties of Lithium Niobate. INSPEC-The institution of Electrical Engineers. London, UK (2002). 143 p
- L. Arizmendi. Phys. Status Solidi A 201, 2, 253 (2004)
- Н.В. Сидоров, Т.Р. Волк, Б.Н. Маврин, В.Т. Калинников. Ниобат лития: дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны. Наука, М. (2003) С. 13-56
- K. Lеngyel, A. Peter, L. Kovacs, G. Corradi, L. Palfavi, J. Hebling, M. Unferdorben, G. Dravecz, I. Hajdara, Zs. Szaller, K. Polgar. Appl. Phys. Rev. 2, 4, 040601 (2015)
- E. Kratzig. Ferroelectrics 21, 1, 635 (1978)
- F. Jermann, M. Simon, E. Kratzig. J. Opt. Soc. Am. B 12, 11, 2066 (1995)
- D.A. Bryan, Robert Gerson, H.E. Tomaschke. Appl. Phys. Lett. 44, 9, 847 (1984)
- М.Н. Палатников, Н.В. Сидоров, О.В. Макарова, И.В. Бирюкова. Фундаментальные аспекты технологии сильно легированных кристаллов ниобата лития. КНЦ РАН, Апатиты (2017). 241 c
- M.N. Palatnikov, N.V. Sidorov. Oxide electronics and functional properties of transition metal oxides. NOVA Science Publichers, USA (2014). P. 31-168
- S. Klauer, M. Wohlecke, S. Kapphan. Phys. Rev. B 45, 6, 2786 (1992)
- M. Goulkov, M. Imlau, Th. Woike. Phys. Rev. B 77, 23, 235110 (2008)
- И.Ш. Ахмадуллин, В.А. Голенищев-Кутузов, С.А. Мигачев. ФТТ 40, 6, 1109 (1998)
- O. Schirmer, O. Thiemann, M. Wohlecke. J. Phys. Chem. Solids 52, 1, 185 (1991)
- A.P. Wilkinson, A.K. Cheerham, R.H. Jarman. J. Appl. Phys. 74, 5, 3080 (1993)
- H.J. Donnerberg, S.M. Tomlinson, C.R.A. Catlow. J. Phys. Chem. Solids 52, 1, 201 (1991)
- М.И. Саллум, О.С. Грунский, А.А. Маньшина, А.С. Тверьянович, Ю.С. Тверьянович. Изв. РАН. Сер. хим. 73, 11, 2162 (2009)
- K. Polgar, A. Peter, L. Kovacs, G. Corradi, Zs. Szaller. J. Cryst. Growth 177, 3-4, 211 (1997)
- N. Iyi, K. Kitamura, F. Izumi, J.K. Yamamoto, T. Hayashi, H. Asano, S. Kimura. Chem J. Solid Status. 101, 2, 340 (1992)
- G. Dravecz, L. Kovacs. Appl. Phys. B 88, 2, 305 (2007)
- G. Dravecz, L. Kovacs, A. Peter, K. Polgar, P. Bourson. Phys. Status Solidi C 4, 3, 1313 (2007)
- Н.В. Сидоров, Н.А. Теплякова, А.А. Яничев, М.Н. Палатников, О.В. Макарова, Л.А. Алешина, А.В. Кадетова. Неорган. материалы 53, 5, 491 (2017)
- T. Volk, B. Maximov, T. Chernaya, N. Rubinina, M. Wohlecke, V. Simonov. Appl. Phys. B 72, 6, 647 (2001)
- В.Ю. Яковлев, Е.В. Кабанова, Т. Вебер, П. Пауфлер. ФТТ 43, 8, 1520 (2001)
- D.M. Krol, G. Blasse, R.C. Powell. J. Chem. Phys. 73, 1, 163 (1980)
- C. Fischer, M. Wohlecke, T. Volk, N. Rubinina. Phys. Status Solidi A 137, 1, 247 (1993)
- С.В. Евдокимов, А.В. Яценко. Кристаллография 48, 4, 594 (2003)
- J.M. Cabrera, J. Olivares, M. Carrascosa, J. Rams, R. Muller, E. Deguez. Adv. Phys. 45, 5, 349 (1996)
- А.А. Блистанов, В.М. Любченко, А.Н. Горюнова. Кристаллография 43, 1, 86 (1998)
- T. Volk, M. Wohlecke, N. Rubinina, A. Reichert, N. Razumovski. Ferroelectrics 183, 1, 291 (1996)
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.