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


Сравнительный анализ влияния легирующих ионов иттрия и бора на образование дефектов в кристаллах ниобата лития

О.Р. Стародуб, В.М. Воскресенский, Н.В. Сидоров, 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/2021.13.411

Оригинальная статья

Аннотация: Кристалл ниобата лития, являющийся широко используемым и весьма востребованным в настоящее время нелинейно-оптическим материалом, примечателен своей способностью к варьирования широкого спектра сегнетоэлектрических и нелинейно-оптических характеристик в зависимости от типа и концентрации примесного иона, а также от соотношения Li/Nb . На основе разработанного нами подхода к моделированию кластеров в кристалле ниобата лития, в котором рост кластера идёт не элементарными ячейками, а кислородными октаэдрами, проведён сравнительный анализ особенностей внедрения в кристалл примесных ионов иттрия и бора с одинаковым зарядом +3. Показано, что встраивание, вследствие различного ионного радиуса, идёт по двум механизмам: если для металла иттрия действует обычный механизм, когда примесной ион локализуется внутри кислородного октаэдра, то ион неметаллического элемента бора встраивается в тетраэдрические пустоты структуры, а именно в кислородные плоскости, образующие октаэдр. При этом влияние данных примесных ионов на одну из важнейших характеристик ниобата лития оказывается диаметрально противоположным :иттрий усиливает фоторефрактивный эффект, бор – понижает, что необходимо учитывать при направлении целевого использования кристаллов ниобата лития.

Ключевые слова: ниобат лития, моделирование, кластеры, вакансионные модели, дефекты подрешётки, монокристаллы, сегнетоэлектрики

  • Стародуб Ольга Ростиславна – к.х.н., старший научный сотрудник, 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»
  • Воскресенский Вячеслав Михайлович – младший научный сотрудник, 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»
  • 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»
  • 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:

Стародуб, О.Р. Сравнительный анализ влияния легирующих ионов иттрия и бора на образование дефектов в кристаллах ниобата лития / О.Р. Стародуб, В.М. Воскресенский, Н.В. Сидоров, М.Н. Палатников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2021. — Вып. 13. — С. 411-420. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.411.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Кузьминов, Ю.С. Электрооптический и нелинейнооптический кристалл ниобата лития / Ю.С. Кузьминов. – М.: Наука, 1987. – 264 с.
2. 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.
3. Сидоров, Н.В. Исследование фоторефрактивных свойств кристаллов ниобата лития методами комбинационного и фотоиндуцированного рассеяния света / Н.В. Сидоров, Н.А. Теплякова, М.Н. Палатников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. –2017. – Вып. 9. – С. 442-448. DOI: 10.26456/pcascnn/2017.9.442.
4. Fontana, M.D. Microstructure and defects probed by Raman spectroscopy in lithium niobate crystals and devices / M.D. Fontana, P. Bourson // Applied Physics Reviews. – 2015. – V. 2. – I. 4. – P. 040602-1-040602-14. DOI: 10.1063/1.4934203.
5. Schröder, M. Conducting domain walls in lithium niobate single crystals / M. Schröder, A. Haußmann, A. Thiessen, et al. // Advanced Functional Materials. – 2012. – V. 22. – I. 18. – P. 3936-3944. DOI: 10.1002/adfm.201201174.
6. Бурачас, С.Ф. Влияние кластерных дефектов переменного состава на оптические и радиационные характеристики оксидных кристаллов / С.Ф. Бурачас, А.А. Васильев, М.С. Ипполитов и др. // Кристаллография. – 2007. – Т. 52. – № 6. – C. 1124-1130.
7. Kokhanchik, L.S. Characterization of electron-beam recorded microdomain patterns on the nonpolar surface of LiNbO3 crystal by nondestructive methods / L.S. Kokhanchik, R.V. Gainutdinov, E.D. Mishina, S.D. Lavrov, T.R. Volk // Applied Physics Letters. – 2014. – V. 105. – I. 14. – P. 142901-1-142901-4. DOI: 10.1063/1.4897279.
8. Donnerberg, H. Computer-simulation studies of intrinsic defects in LiNbO3 crystals / H. Donnerberg, S.M. Tomlinson, C.R.A. Catlow, O.F. Schirmer // Physical Review B. – 1989. – V. 40. – I. 17. – P. 11909-11916. DOI: 10.1103/physrevb.40.11909.
9. Zotov, N. Cation substitution models of congruent LiNbO3 investigated by X-ray and neutron powder diffraction / N. Zotov, H. Boysen, F. Frey et al. // Journal of Physics and Chemistry of Solids. – 1994. – V. 55. – I. 2. – Р. 145-152. DOI: 10.1016/0022-3697(94)90071-X.
10. Воскресенский, В.М. Исследование кластерообразования в кристаллах ниобата лития методом компьютерного моделирования / В.М. Воскресенский, О.Р. Стародуб, Н.В. Сидоров, М.Н. Палатников, В.Т. Калинников // Кристаллография. – 2017. – Т. 62. – № 2. – С. 200-204. DOI: 10.7868/S002347611702031X.
11. Стародуб, О.Р. Анализ кластерообразования в моделируемых кристаллах ниобата лития / О.Р. Стародуб, В.М. Воскресенский, Н.В. Сидоров, М.Н. Палатников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2019. – Вып. 11. – С. 232-240 DOI: 10.26456/pcascnn/2019.11.232.
12. Стародуб, О.Р. Влияние легирующего иона на процессы дефектообразования в моделируемых кластерах ниобата лития / О.Р. Стародуб, В.М. Воскресенский, Н.В. Сидоров, М.Н. Палатников // Физико- химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С.180-189. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.180.
13. Федорова, Е.П. Упорядочение катионов в кристаллах LiNbO3 и твердых растворов на его основе / Е.П. Федорова, Л.А. Алешина, Н.В. Сидоров и др. // Неорганические материалы. – 2010. – T. 46. – № 2. – C. 247-252.
14. Сидоров, Н.В. Комплексные исследования структурной и оптической однородностей кристаллов ниобата лития с низким эффектом фоторефракции методами коноскопии, фотоиндуцированного светорассеяния и комбинационного рассеяния / Н.В. Сидоров, О.Ю. Пикуль, А.А. Крук и др. // Оптика и спектроскопия. – 2015. – Т. 118. – № 2. – С. 273-282. DOI: 10.7868/S0030403415020178.
15. Титов, Р.А. Особенности структуры и оптические свойства номинально чистых кристаллов LiNbO3 , выращенных из шихты, содержащей B2O3 / В.М. Воскресенский, Н.В. Сидоров, Н.А. Теплякова, М.Н. Палатников // Журнал технической физики. – 2021. – Т. 91. – Вып. 1. – С. 64-71. DOI: 10.21883/JTF.2021.01.50274.151-20.
16. Сидоров, Н.В. Фотоэлектрические поля и особенности вторичной структуры номинально чистых кристаллов ниобата лития, выращенных из шихты, легированной бором / Н.В. Сидоров, Н. А. Теплякова, Р. А. Титов, М. Н. Палатников. // Журнал технической физики. 2020. – Т. 90. – Вып. 4. – С. 652-659. DOI: 10.21883/JTF.2020.04.49091.30-19.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒