Физическое материаловедение

Дефектная структура, оптические и фоторефрактивные свойства монокристаллов LiNbO$_3$ : B : Gd

И. В. Бирюкова^a, Р. А. Титов^a, И. Н. Ефремов^a, В. В. Ефремов^ab, Л. А. Бобрева^a, Н. А. Теплякова^a, О. В. Палатникова^a, Н. В. Сидоров^a, М. Н. Палатников<sup>a

a</sup> Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева, Кольский научный центр РАН, 184209 Апатиты, Мурманская обл., Россия
^b Институт проблем промышленной экологии Севера – Федерального исследовательского центра "Кольский научный центр РАН", 184209 Апатиты, Мурманская обл., Россия

Аннотация: Исследованы технологические подходы к получению нелинейно-оптических монокристаллов двойного легирования LiNbO$_3$ : B : Gd. Показано, что одновременное легирование бором и гадолинием позволяет направленно воздействовать на дефектную структуру и практические свойства кристаллов ниобата лития. Методом твердофазного синтеза-грануляции получена исходная монофазная шихта ниобата лития с концентрацией B$_2$O$_3$ 0.03 mol.% и Gd$_2$O$_3$ 0.62 mol.%, соответствующая составу конгруэнтного плавления. Обнаружено уменьшение концентрации бора в расплаве после выращивания кристаллов LiNbO$_3$ : B : Gd приблизительно в три раза по сравнению с его концентрацией в исходной шихте. Методом Чохральского из расплава выращены два монокристалла LiNbO$_3$:(0.58 $\cdot$ 10$^{-3}$ B$_2$O$_3$) : (0.51 mol.% Gd$_2$O$_3$) и LiNbO$_3$:(0.32 $\cdot$ 10$^{-3}$ B$_2$O$_3$) : (0.53 mol.% Gd$_2$O$_3$), близкие по составу, характеризующиеся низким эффектом фоторефракции, высокой композиционной и оптической однородностью. Оба кристалла LiNbO$_3$ : B : Gd характеризуются высоким значением температуры Кюри (1210$^\circ$C и 1213$^\circ$C). Методом ИК-спектроскопии поглощения в области валентных колебаний OH-групп показано, что увеличение концентрации гидроксильных групп в кристаллах LiNbO$_3$ : B : Gd обусловлено физико-химическими и технологическими факторами. Методом лазерной коноскопии показано, что кристалл LiNbO$_3$:(0.32 $\cdot$ 10$^{-3}$ B$_2$O$_3$) : (0.53 mol.% Gd$_2$O$_3$) обладает более высокой оптической однородностью по сравнению с кристаллом LiNbO$_3$:(0.58 $\cdot$ 10$^{-3}$ B$_2$O$_3$) : (0.51 mol.% Gd$_2$O$_3$).

Ключевые слова: ниобат лития, гадолиний, бор, двойное легирование, лазерная коноскопия, фотоиндуцированное рассеяние света, ИК-спектроскопия поглощения, оптическая микроскопия.

Поступила в редакцию: 14.03.2025
Исправленный вариант: 07.05.2025
Принята в печать: 20.06.2025

DOI: 10.61011/JTF.2025.11.61603.36-25

Реферативные базы данных:

•