Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Водородные связи в кристаллах ниобата лития разного состава

Н.В. Сидоров, Н.А. Теплякова, М.Н. Палатников

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»

DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.376

Оригинальная статья

Аннотация: Методом ИК-спектроскопии в области валентных колебаний OH– групп выполнен анализ комплексных дефектов, обусловленных наличием в структуре кристалла водородных связей, в номинально чистых кристаллах ниобата лития конгруэнтного и стехиометрического состава с разным отношением Li /Nb, а также в кристаллах LiNbO3:Zn(0,04–6,5 мол.% ZnO), легированных цинком в широком диапазоне концентраций, полученным по технологии прямого легирования расплава. Выявлено влияние легирующих примесей на концентрацию OH– 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 стехио метрическому или конгруэнтному составу. Для легированных кристаллов LiNbO3:Zn(0,04–6,5 мол.% ZnO) получены данные, свидетельствующие об изменении при прохождении концентрационных порогов характера комплексообразования OH–групп с точечными дефектами катионной подрешетки. 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 OH–) в спектре конгруэнтного кристалла и легированных кристаллов может вносить также различие электроотрицательностей и ионных радиусов основных и легирующих катионов.

Ключевые слова: монокристалл, ниобат лития, дефекты, ИК-спектры поглощения, легирование, валентные колебания OH– групп

  • Сидоров Николай Васильевич – д.ф.-м.н., профессор, и.о. главного научного сотрудника с исполнением обязанностей заведующего сектором колебательной спектроскопии лаборатории материалов электронной техники, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»
  • Теплякова Наталья Александровна – к.ф.-м.н., старший научный сотрудник сектора колебательной спектроскопии лаборатории материалов электронной техники, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»
  • Палатников Михаил Николаевич – д.т.н., и.о. главного научного сотрудника с сохранением обязанностей заведующего лабораторией материалов электронной техники, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»

Ссылка на статью:

Сидоров, Н.В. Водородные связи в кристаллах ниобата лития разного состава / Н.В. Сидоров, Н.А. Теплякова, М.Н. Палатников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2021. — Вып. 13. — С. 376-382. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.376.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Lеngyel, K. Growth, defect structure, and THz application of stoichiometric lithium niobate / K. Lengyel, Á. Péter, L. Kovács et al. // Applied Physics Reviews. – 2015. –V. 2. – I. 4. –Р. 040601-1-040601-28. DOI: 10.1063/1.4929917.
2. Arizmendi, L. Analysis of the OH– binding energy in lithium niobate crystals / L. Arizmendi, E.J. Ambite, J.L. Plaza // Optical Materials. – 2013. –V. 35. – I. 12.– Р. 2411-2413. DOI: 10.1016/j.opt.mat.2013.06.043.
3. Gała̧ zka, Z. Radial temperature distribution in LiNbO3 crystals pulled by the Czochralski technigue / Z. Gała̧ zka // Journal of Crystal Growth. – 1997. – V. 178. – I. 3. – P. 345-349. DOI: 10.1016/S0022-0248(96)01159-1.
4. Lengyel, K. Thermal kinetics of OH– ions in LiNbO3:Mg crystals above the photorefractive threshold / K. Lengyel, L. Kovács, A. Péter et al. // Applied Physics Letters. – 2010. – V. 96. – I. 19. – P. 191907-1-191907-3. DOI: 10.1063/1.3428772.
5. Polgár, K. Growth of stoichiometric LiNbO3 single crystals by top seeded solution growth method / K. Polgár, A. Péter, L. Kovács, G. Corradi, Zs. Szaller // Journal of Crystal Growth. – 1997. – V. 177. – I. 3-4.– Р. 211-216. DOI: 10.1016/S0022-0248(96)01098-6.
6. Volk, T. Lithium niobate. Defects, photorefraction and ferroelectric switching / T. Volk, M. Wohlecke.– Berlin: Springer, 2008. – 250 p. DOI: 10.1007/978-3-540-70766-0.
7. Палатников, М.Н. Фундаментальные аспекты технологии сильно легированных кристаллов ниобата лития / М.Н. Палатников, Н.В.Сидоров, О.В.Макарова, И.В. Бирюкова. – Апатиты: КНЦ РАН, 2017. –241 с.
8. Сидоров, Н.В. Ниобат лития: дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны / Н.В. Сидоров, Т.Р. Волк, Б.Н. Маврин, В.Т. Калинников. – М.: Наука, 2003. – 255 с.
9. Cabrera, J.M. Hydrogen in lithium niobate / J.M. Cabrera, J. Olivares, M. Carrascosa et al. // Advances in Physics. – 1996. – V. 45. – I. 5. – P. 349-392. DOI: 10.1080/00018739600101517.
10. Liu, J. Defect chemistry analysis of the defect structure in Mg -doped LiNbO3 crystals / J. Liu, W. Zhang, G. Zhang // Physica Status Solidi a. – 1996. – V. 156. – I. 2. – P. 285-291. DOI: 10.1002/pssa.2211560207.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒