Материалы "Международного семинара Института спектроскопии РАН (ИСАН)", посвященного юбилею профессора М.Н. Поповой
Спектроскопия конденсированного состояния

Исследование структурного совершенства монокристаллов ниобата лития разного состава и генезиса методом ИК спектроскопии в области валентных колебаний водородных связей

Л. А. Бобрева^a, Н. В. Сидоров^a, Н. А. Теплякова^a, М. Н. Палатников^a, С. А. Климин^b, Н. Н. Новикова<sup>b

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 спектроскопии РАН, 108840 Москва, Троицк, Россия

Аннотация: 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 (LiNbO$_3$ : Mg(0.19–5.91 mol.% MgO) и LiNbO$_3$ : Zn (0.04–6.5 mol.% ZnO)) и в кристаллах двойного легирования (LiNbO$_3$ : Y(0.24) : Mg(0.63 wt.%) и LiNbO$_3$ : Gd (0.25) : Mg(0.75 wt.%)), полученных по технологии прямого легирования расплава, а также в кристалле двойного легирования (LiNbO$_3$ : Mg(5.05 mol.% MgO) : Fe(0.009 mol.% Fe$_2$О$_3$)), выращенном из шихты, синтезированной с использованием технологии гомогенного легирования магнием и железом Nb$_2$O$_5$. 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 LiNbO$_3$ 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: Mе$_{\mathrm{Li}}$–OH$^-$, Mе$_{\mathrm{Li}}$–Mе$_{\mathrm{Nb}}$–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.

Поступила в редакцию: 09.06.2021
Исправленный вариант: 02.09.2021
Принята в печать: 10.09.2021

DOI: 10.21883/os.2022.01.51904.12-21

Реферативные базы данных:

•