Вышедшие номера
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. 1
1Институт 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.