Лазерно-индуцированные явления и комплексные дефекты в кристаллах LiNbO3 : Er
Смирнов М.В., Научно-исследовательские проекты молодых ученых Мурманской области, № 35 от 31 января 2025 г.
Бобрева Л.А., Научно-исследовательские проекты молодых ученых Мурманской области, № 35 от 31 января 2025 г.
Смирнов М.В.
1, Бобрева Л.А.
1, Теплякова Н.А.
1, Титов Р.А.
1, Сидоров Н.В.
1, Палатников М.Н.
1, Бирюкова И.В.
11Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева - Федерального исследовательского центра "Кольский научный РАН", Апатиты, Мурманскуая обл., Россия
Email: m.smirnov@ksc.ru, l.bobreva@ksc.ru, n.tepliakova@ksc.ru, r.titov@ksc.ru, n.sidorov@ksc.ru, m.palatnikov@ksc.ru, i.biriukova@ksc.ru
Поступила в редакцию: 29 декабря 2025 г.
В окончательной редакции: 27 марта 2026 г.
Принята к печати: 4 апреля 2026 г.
Выставление онлайн: 12 мая 2026 г.
Методами фотоиндуцированного рассеяния света, лазерной коноскопии, ИК-спектроскопии и фотолюминесцентного анализа выполнены сравнительные исследования оптической однородности вдоль оси роста, дефектной структуры, фоторефрактивных и люминесцентных свойств "допорогового" кристалла LiNbO3 : Er (0.97 wt.%) и "послепорогового" кристалла LiNbO3 : Er (3.10 wt.%). Установлено, что в кристаллах LiNbO3 : Er (0.97 wt.% и 3.10 wt.%) эффект фоторефракции мал. Спекл-структура индикатрисы фотоиндуцированного рассеяния света раскрывается незначительно (<3o) даже при мощности возбуждающего лазерного излучения 160 mW. Показано, что кристалл LiNbO3 : Er (0.97 wt.%) обладает аномальной оптической двуосностью. Обнаружено уменьшение объемной концентрации гидроксильных групп OH- в кристаллах LiNbO3 : Er (0.97 wt.% и 3.10 wt.%) относительно конгруэнтного кристалла LiNbO3cong. При этом происходит смещение полосы в ИК-спектре поглощения, соответствующей валентным колебаниям OH--групп, в сторону больших частот вследствие образования в кристалле LiNbO3 : Er (3.10 wt.%) дефектной пары Erv-(VNb-OH). В спектре фотолюминесценции кристалла LiNbO3 : Er (3.10 wt.%) относительно спектра кристалла LiNbO3 : Er (0.97 wt.%) впервые обнаружено "исчезновение" полосы при 528 nm в области перехода ^2H11/2->^4I15/2 и перераспределение интенсивности люминесценции между подуровнями перехода ^4S3/2->^4I15/2 с усилением излучения полосы при 558 nm. Это связано с изменение кристаллического поля катиона Er3+ из-за появления дефекта Erv. Ключевые слова: ниобат лития, эрбий, структурные дефекты, фотоиндуцированное рассеяние света, лазерная коноскопия, ИК-спектроскопия, антистоксовая люминесценция.
- L. Arizmendi. Physica Status Solidi A, 201 (2), 253 (2004). DOI: 10.1002/pssa.200303911
- R.C. Miller, W.A. Nordland, P.M. Bridenbaugh. J. Appl. Phys., 42, 4145 (1971). DOI: 10.1063/1.1659746
- N. Zotov, H. Boysen, F. Frey, T. Metzger, E. Born. J. Phys. Chem. Solids, 55 (2), 145 (1994). DOI: 10.1016/0022-3697(94)90071-X
- R. Hao, C. Xiong, H. Li, S. Lin, S. Long, D. Ma, B. Wang. J. Luminescence, 244, 118753 (2022). DOI: 10.1016/j.jlumin.2022.118753
- T.S. Chernaya, B.A. Maksimov, T.R. Volk, N.M. Rubinina, V.I. Simonov. J. Experimen. Theor. Phys. Lett., 73, 103 (2001). DOI: 10.1134/1.1358430
- G. Chen, N. Li, J. Da Ng, H.-L. Lin, Y. Zhou, Y. Hsing Fu, L. Yao Ting Lee, Y. Yu, A.-Q. Liu, A.J. Danner. Adv. Photonics, 4, 034003 (2022). DOI: 10.1117/1.AP.4.3.034003
- Z. Xie, F. Bo, J. Lin, H. Hu, X. Cai, X.-H. Tian, Z. Fang, J. Chen, M. Wang, F. Chen, Y. Cheng, J.J. Xu, S. Zhu. Adv. Physics: X, 9, 1 (2024). DOI: 10.1080/23746149.2024.2322739
- L. Xing, W. Yang, J. Lin. Opt. Mater., 84, 215 (2018). DOI: 10.1016/j.optmat.2018.07.005
- J. Han, M. Li, R. Wu, J. Yu, L. Gao, Z. Fang, M. Wang, Y. Liang, H. Zhang, Y. Cheng. Opto-Electron. Sci., 4, 250004 (2025). DOI: 10.29026/oes.2025.250004
- T. Volk, B. Maximov, T. Chernaya, N. Rubinina, M. Wohlecke, V. Simonov. Appl. Phys. B, 72, 647 (2001). DOI: 10.1007/s003400100548
- K. Kitamura, J.K. Yamamoto, N. Iyi, S. Kirnura, T. Hayashi. J. Crystal Growth, 116 (3-4), 327 (1992). DOI: 10.1016/0022-0248(92)90640-5
- M.N. Palatnikov, A.V. Kadetova, L.A. Aleshina, O.V. Sidorova, N.V. Sidorov, I.V. Biryukova, O.V. Makarova. Opt. Laser Technol., 147, 107671 (2022). DOI: 10.1016/j.optlastec.2021.107671
- H. Xu, D. Lee, S.B. Sinnott, V. Gopalan, V. Dierolf, S.R. Phillpot. Phys. Rev. B, 80, 144104 (2009). DOI: 10.1103/PhysRevB.80.144104
- T. Bodziony, S.M. Kaczmarek. Phys. B, 400, 99 (2007). DOI: 10.1016/j.physb.2007.06.032
- Z. Zhang, Y. Zhang, Z. Wu, X. Yuan, S. Liu, H. Liu, D. Zheng, Y. Kong, J. Xu. APL Mater., 12, 121104 (2024). DOI: 10.1063/5.0243742
- W.-Y. Du, P. Zhang, Z.-B. Zhang, S. Ren, W.-H. Wong, D.-Y. Yu, E.Y.-B. Pun, D.-L. Zhang. J. Phys. Chem. Solids, 100, 101 (2017). DOI: 10.1016/j.jpcs.2016.09.013
- T. Bodziony. J. Luminescence, 280, 121134 (2025). DOI: 10.1016/j.jlumin.2025.121134
- S. Li, Y.-J. Yang, D.-L. Zhang. J. Luminescence, 279, 121051 (2025). DOI: 10.1016/j.jlumin.2024.121051
- A. Suhanov, E. Stroganova, V. Galutskiy. E3S Web Conf., 592, 03034 (2024). DOI: 10.1051/e3sconf/202459203034
- М.Н. Палатников, Н.В. Сидоров, О.В. Палатникова, И.В. Бирюкова. Дефектная структура кристаллов ниобата лития одинарного и двойного легирования (РАН, М., 2024)
- M.N. Palatnikov, I.V. Biryukova, O.B. Shcherbina, N.V. Sidorov, O.V. Makarova, N.A. Teplyakova. Crystallography Reports, 61 (6), 1031 (2016). DOI: 10.1134/ S1063774516040167
- J.M. Cabrera, J. Olivares, M. Carrascosa, J. Rams, R. Muller, E. Dieguez. Adv. Phys., 45 (5), 349 (1996). DOI: 10.1080/00018739600101517
- K. Lengyel, A. Peter, L. Kovacs, G. Corradi, L. Palfalvi, J. Hebling, M. Unferdorben, G. Dravecz, I. Hajdara, Zs. Szaller, K. Polgar. Appl. Phys. Rev., 2 (4), 040601 (2015). DOI: 10.1063/1.4929917
- N. Iyi, K. Kitamura, F. Izumi, J.K. Yamamoto, T. Hayashi, H. Asano, S. Kimura. J. Solid State Chem., 101, 340 (1992). DOI: 10.1016/0022-4596(92)90189-3
- G. Burns, D.F. O'Kane, R.S. Title. Phys. Rev., 167 (2), 167 (1968). DOI: 10.1103/PhysRev.167.314
- A. Lorenzo, H. Loro, J.E. Munoz Santiuste, M.C. Terrile, G. Boulon, L.E. Bausa, J. Garci a Sole. Opt. Mater., 8 (1-2), 55 (1997). DOI: 10.1016/S0925-3467(97) 00038-4
- S. Klauer, M. Wohlecke, S. Kapphan. Phys. Rev. B, 45 (6), 2786 (1992). DOI: 10.1103/physrevb.45.2786
- N.T.T. Tuyen, T.Q. Tuan, L.V. Toan, L.T. Tam, V.-H. Pham. Materials, 17, 3376 (2024). DOI: 10.3390/ma17133376
- K. Annapoorani, N. Suriya Murthy, T.R. Ravindran, K. Marimuthu. J. Luminescence, 171, 19 (2016). DOI: 10.1016/j.jlumin.2015.10.071
- D. Zhang, X. Chen, Y. Jin, X. Cao, D. Zhu, Y. Wang, G. Ding, Y. Cui, C. Chen, Z. Wu, G. Lan. Appl. Phys. A, 72, 95 (2001). DOI: 10.1007/s003390000595