Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2022, выпуск 1 » Статья стр. 160
<<<>>>
Исследование структурного совершенства монокристаллов ниобата лития разного состава и генезиса методом ИК спектроскопии в области валентных колебаний водородных связей
DOI: 10.21883/OS.2022.01.51904.12-21
Переводная версия: 10.21883/EOS.2022.01.53001.12-21
Бобрева Л.А. 1, Сидоров Н.В. 1, Теплякова Н.А. 1, Палатников М.Н. 1, Климин С.А.2, Новикова Н.Н.2
1Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева КНЦ РАН, Апатиты, Россия
2Институт спектроскопии РАН, Троицк, Москва, Россия
Email: l.bobreva@ksc.ru, n.sidorov@ksc.ru, n.tepliakova@ksc.ru, m.palatnikov@ksc.ru
Поступила в редакцию: 9 июня 2021 г.
В окончательной редакции: 2 сентября 2021 г.
Принята к печати: 10 сентября 2021 г.
Выставление онлайн: 9 ноября 2021 г.
PDF версия
По ИК спектрам поглощения выполнен анализ комплексных дефектов, обусловленных наличием в структуре кристалла водородных связей, в номинально чистых кристаллах ниобата лития с разным отношением Li/Nb, в кристаллах, легированных магнием и цинком, в широком диапазоне концентраций (LiNbO3 : Mg(0.19-5.91 mol.% MgO) и LiNbO3 : Zn (0.04-6.5 mol.% ZnO)) и в кристаллах двойного легирования (LiNbO3 : Y(0.24) : Mg(0.63 wt.%) и LiNbO3 : Gd (0.25) : Mg(0.75 wt.%)), полученных по технологии прямого легирования расплава, а также в кристалле двойного легирования (LiNbO3 : Mg(5.05 mol.% MgO) : Fe(0.009 mol.% Fe2О3)), выращенном из шихты, синтезированной с использованием технологии гомогенного легирования магнием и железом Nb2O5. Выявлено влияние легирующих примесей на концентрацию ОН-групп, вид и локализацию комплексных дефектов в структуре кристалла. Показано, что изменение количества позиций атомов водорода в структуре кристалла LiNbO3 позволяет с достаточной точностью судить о соответствии его состава стехиометрическому или конгруэнтному составу. Для легированных кристаллов разного состава получены данные, свидетельствующие об изменении при прохождении концентрационных порогов характера комплексообразования ОН-групп с точечными дефектами катионной подрешетки с образованием дефектов: MеLi-OH-, MеLi-MеNb-OН. При этом вследствие изменения механизма вхождения легирующего катиона в структуру кардинально изменяются свойства кристалла. Вклад в различие частот (и соответственно в значение квазиупругих постоянных связей О-Н) в спектре конгруэнтного кристалла и легированных кристаллов может вносить также различие электроотрицательностей и ионных радиусов основных и легирующих катионов. Ключевые слова: кристалл ниобата лития, легирование, комплексные и точечные структурные дефекты, ИК спектроскопия поглощения, валентные колебания ОН-групп.
  1. Ю.С. Кузьминов. Электрооптический и нелинейнооптический кристалл ниобата лития (Наука, Москва, 1987)
  2. Н.В. Сидоров, Т.Р. Волк, Б.Н. Маврин, В.Т.Калинников. Ниобат лития: дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны (Наука, Москва, 2003)
  3. 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, 040601 (2015). DOI: 10.1063/1.4929917
  4. L. Kovacs, M. Wohlecke, A. Jovanovic, K. Polgar, S. Kapphan. J. Phys. Chem. Sol., 52 (6), 797 (1991). DOI: 10.1016/0022-3697(91)90078-E
  5. L. Kovacs, Zs. Szaller, K. Lеngyel, G. Corradi. Opt. Mat., 37, 55 (2014). DOI: 10.1016/j.optmat.2014.04.043
  6. J.M. Cabrera, J. Olivares, M. Carrascosa, J. Rams, R. Muller, E. Dieguez. Adv. Phys., 45 (5), 349 (1996). DOI: 10.1080/00018739600101517
  7. L. Arizmendi, E.J. Ambite, J.L. Plaza. Opt. Mat., 35 (12), 2411 (2013). DOI: 10.1016/j.optmat.2013.06.043
  8. Z. Galazka. J. Cryst. Growth., 178 (3), 345 (1997). DOI: 10.1016/S0022- 0248(96)01159-1
  9. K. Lеngyel, L. Kovacs, A. Peter, K. Polgаr, G. Corradi, A. Baraldi, R. Capelletti. Appl. Phys. Lett., 96, 191907 (2010). DOI: 10.1063/1.3428772
  10. T. Volk, M. Wohlecke. Lithium niobate. Defects, photorefraction and ferroelectric switching (Springer, Berlin, 2008)
  11. Y. Kong, W. Zhang, X. Chen, J. Xu, G. Zhang. J. Phys: Cond. Mat., 11 (9), 2139 (1999). DOI: 10.1088/0953-8984/11/9/010
  12. Y. Kong, J. Xu, W. Zhang, G. Zhang. J. Phys. Chem. Sol., 61 (8), 1331 (2000). DOI: 10.1016/S0022-3697(99)00413-8
  13. С.В. Евдокимов, А.В. Яценко. Кристаллогр., 48 (4), 594 (2003). [ S.V. Yevdokimov, A.V. Yatsenko. Cryst. Rep., 48 (4), 542 (2003). DOI: 10.1134/1.1595175]
  14. А.Н. Лазарев, Я.И. Рыскин, Г.П. Ставицкая. Колебания окисных решеток (Наука, Ленинград, 1980)
  15. M. Engelsberg, R.E. de Souza, L.H. Pacobahyba, G.C. do Nascimento. Appl. Phys. Lett., 67, 359 (1995). DOI: 10.1063/1.114628
  16. А.В. Яценко. Укр. физ. журн., 44 (3), 411 (1999)
  17. S.C. Abrahams, P. March. Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci., 42 (2), 61 (1986). DOI: 10.1107/S0108768186098567
  18. S.C. Abrahams. Properties of Lithium Niobate (Pergamon, New York, 1989)
  19. S.C. Abrahams, J.M. Reddy, J.L. Bernstein. J. Phys. Chem. Sol., 27 (6/7), 997 (1966). DOI: 10.1016/0022-3697(66)90072-2
  20. Y. Watanabe, T. Sota, K. Suzuki, N. Iyi, S. Kimura. J. Physics: Condens. Matter., 7 (18), 3627 (1995). DOI: 10.1088/0953-8984/7/18/025
  21. Y. Furukawa, K. Kitamura, S. Tadekawa, K. Niwa, Y. Yajima, N. Iyi, I. Mnushkina, P. Guggenheim, J.M. Martin. J. Cryst. Growth., 211 (1--4), 230 (2000). DOI: 10.1016/S0022-0248(99)00794-0
  22. K. Lengyel, V. Timon, A. Hernandez-Laguna, V. Szalay, L. Kovacs. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 15, 012015 (2010). DOI: 10.1088/1757-899X/15/1/012015
  23. H.H. Nahm, C.H. Park. Appl. Phys. Lett., 78 (24), 3812 (2001). DOI: 10.1063/1.1376667
  24. J.R. Hеrrington, B. Dischler, A. Rauber, J. Schneider. Sol. Stat. Commun., 12 (5), 351 (1973). DOI: 10.1016/0038-1098(73)90771-0
  25. M. Cochez, M. Ferriol, P. Bourson, M. Aillerie. Opt. Mater., 21 (4), 775 (2003). DOI: 10.1016/S0925-3467(02)00098-8
  26. K. Lengyel, L. Kovacs, A. Peter, K. Polgar, G. Corradi. Appl. Phys. B: Lasers and Optics., 87 (2), 317 (2007). DOI: 10.1007/s00340-007-2589-7
  27. L. Kovacs, I. Foldvari, I. Cravero, K. Polgar, R. Capelletti. Phys. Lett. А., 133 (7--8), 433 (1988). DOI: 10.1016/0375-9601(88)90931-0
  28. A. Grone, S. Kapphan. J. Phys. Chem. Sol., 56 (5), 687 (1995). DOI: 10.1016/0022-3697(94)00184-7
  29. R. Bhatt, S. Kar, K.S. Bartwal, V. Shula, P. Sen, P.K. Sen, V.K. Wadhawan. Ferroelectrics, 323 (1), 165 (2005). DOI: 10.1080/00150190500309148
  30. K. Polgar, A. Peter, L. Kovacs, G. Corradi, Zs. Szaller. J. Cryst. Growth., 177 (3--4), 211 (1997). DOI: 10.1016/S0022-0248(96)01098-6
  31. Н.В. Сидоров, М.Н. Палатников, Л.А. Бобрева, С.А. Климин. Неорг. матер., 55 (4), 395 (2019). DOI: 10.1134/S0002337X19040134 [ N.V. Sidorov, M.N. Palatnikov, L.A. Bobreva, S.A. Klimin. Inorg. Mater., 55 (4), 365 (2019). DOI: 10.1134/S0020168519040137]
  32. Н.В. Сидоров, М.Н. Палатников, Л.А. Бобрева. ЖСХ, 60 (9), 1434 (2019). DOI: 10.26902/JSC\_id46180 [ N.V. Sidorov, M.N. Palatnikov, L.A. Bobreva. J. Structural Chemistry, 60, 1434 (2019). DOI: 10.26902/JSC\_id46180]
  33. X.Q. Feng, J.F. Ying, Y.A. Wu, J.C. Liu. Chin. Sci. Bull., 36, 297 (1991)
  34. A. Reisman, F. Holtzberg. J. Amer. Chem. Soc., 80, 6503 (1958). DOI: 10.1021/ja01557a010
  35. Н.В. Сидоров, П.Г. Чуфырев, М.Н. Палатников, В.Т. Калинников. Нано- и микросистемная техника, (3), 12 (2006)
  36. J.J. Liu, W.L. Zhang, G.Y. Zhang. Phys. St. Sol. A., 156 (2), 285 (1996). DOI: 10.1002/pssa.2211560207
  37. М.Н. Палатников, Н.В. Сидоров, О.В. Макарова, И.В. Бирюкова. Фундаментальные аспекты технологии сильно легированных кристаллов ниобата лития (Изд-во КНЦ РАН, Апатиты, 2017)
  38. M.N. Palatnikov, N.V. Sidorov, D.V. Manukovskaya, O.V. Makarova, L.A. Aleshina, А.V. Kadetova. J. American Ceramic Society, 100 (8), 3703 (2017). DOI: 10.1111/jace.14851
  39. N. Iyi, K. Kitamura, F. Izumi, J.K. Yamamoto, T. Hayashi, H. Asano, S. Kimura. J. Sol. State Chem., 101, 340 (1992). DOI: 10.1016/0022-4596(92)90189-3
  40. B.C. Grabmaier, F. Otto. J. Cryst. Growth., 79 (1-3), 682 (1986). DOI: 10.1016/0022-0248(86)90537-3
  41. T. Zhang, B. Wang, F.R. Ling, S.-Q. Fang, Y.-H. Xu. Mater. Chem. Phys., 83 (2--3), 350 (2004). DOI: 10.1016/j.matchemphys.2003.10.010
  42. H. Wang, J. Wen, B. Li, H. Wang. Phys. St. Sol. (a), 118 (1), K47 (1990). DOI: 10.1002/pssa.2211180151
  43. X.H. Zhen, L.C. Zhao, Y.H. Xu. Appl. Phys. B., 76 (6), 655 (2003). DOI: 10.1007/s00340-003-1158-y
  44. Y. Fan, C. Xu, S. Xia, C. Guan, L. Cao, Q. He, G. Jin. J. Cryst. Growth., 312, 1875 (2010). DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2010.03.001
  45. L. Kovacs, L. Rebouta, J.C. Soares, M.F. da Silva, M. Hage-Ali, J.P. Stoquert, P. Siffert, J.A. Sanz-Garcia, G. Corradi, Z. Szaller, K. Polgar. J. Phys-Condens. Matt., 5, 781 (1993)
  46. Y. Kong, J. Deng, W. Zhang, J. Wen, G. Zhang, H. Wang. Phys. Lett. A., 196 (1--2), 128 (1994). DOI: 10.1016/0375-9601(94)91057-X
  47. И.Т. Гороновский, Ю.П. Назаренко, Е.Ф. Некряч. Краткий справочник по химии. 5-е изд., под ред. А.Т. Пилипенко (Наук. думка, Киев, 1987)
  48. L. Rebouta, P.J.M. Smulders, D.O. Boerma, F. Aguillo, Lopez, M.F. da Silva, J.C. Soares. Phys. Rev. B., 48, 3600 (1993). DOI: 10.1103/PhysRevB.48.3600
  49. A. Lorenzo, H. Jaffrezic, B. Roux, G. Boulon, J. Garcia-Sole. Appl. Phys. Lett., 67 (25), 3735 (1995). DOI: 10.1063/1.115366
  50. T. Gog, M. Griebenow, G. Materlik. Phys. Lett. A., 181 (5), 417 (1993). DOI: 10.1016/0375-9601(93)90398-J
  51. G. Burns, D.F. O'kane, R.S. Title. Phys. Rev., 167 (2), 314 (1968). DOI: 10.1103/PhysRev.167.314
  52. T. Tsuboi, S.M. Kaczmarek, G. Boulon. J. Alloys Compd., 380 (1--2), 196 (2004). DOI: 10.1016/j.jallcom.2004.03.043
  53. H.-N. Dong, S.-Y. Wu, W.-C. Zheng. J. Phys. Chem. Sol., 64 (4), 695 (2003). DOI: 10.1016/S0022-3697(02)00381-5
  54. S.H. Choh, J.H. Kim, I.-W. Park, H.J. Kim, D. Choi, S.S. Kim. Appl. Magn. Reson., 24, 313 (2003). DOI: 10.1007/BF03166932
  55. L. Kovacs, L. Kocsor, Z. Szaller, I. Hajdara, G. Dravecz, K. Lengyel, G. Corradi. Crystals, 7 (8), 230 (2017). DOI: 0.3390/cryst7080230

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.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme