Материалы "Международного семинара Института спектроскопии РАН (ИСАН)", посвященного юбилею профессора М.Н. Поповой
Оптические материалы

Люминесцентные свойства нестехиометрических кристаллов ниобата лития различного состава и генезиса (обзор)

М. В. Смирнов, Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева, Кольский научный центр РАН, 184209 Апатиты, Россия

Аннотация: Дан краткий обзор особенностей дефектной структуры и исследований люминесцентных свойств нелинейно-оптических кристаллов ниобата лития различного состава и генезиса. Установлено, что электронно-дырочная пара Nb$_{\mathrm{Nb}^{4+}}$–O$^-$ в кислородно-октаэдрическом кластере NbO$_6$ люминесцирует в коротковолновой области видимого спектра (400–500 nm), в то время как точечные дефекты с участием V$_{\mathrm{Li}}$ и биполяронные пары Nb$_{\mathrm{Nb}^{4+}}$–Nb$_{\mathrm{Li}^{4+}}$ – в длинноволновой области (500–620 nm). При соотношении [Li]/[Nb] $\approx$ 1 благодаря уменьшению собственных центров свечения происходит тушение люминесценции в видимой области спектра. Показано, что наличие поляронной люминесценции в ближней ИК области (700–1050 nm) обусловлено поляронами малого радиуса Nb$_{\mathrm{Li}^{4+}}$ и примесных ионов Cr$^{3+}$, локализующихся в литиевых и ниобиевых октаэдрах. Обнаружен перенос энергии между центрами свечения в видимой и ближней ИК областях спектра. При этом излучательная рекомбинация преобладает в ближней ИК области. Легирование кристаллов цинком и магнием LiNbO$_3$ при концентрациях [ZnO] $<$ 4.46 mol% и [MgO] $<$ 5.29 mol% приводит к подавлению излучательной рекомбинации собственных дефектов (V$_{\mathrm{Li}}$, Nb$_{\mathrm{Nb}^{4+}}$–Nb$_{\mathrm{Li}^{4+}}$). Однако при более высоких концентрациях наблюдается увеличение вклада коротковолновой составляющей спектра за счет вытеснения легирующими примесями Zn и Mg ионов Nb, находящихся в основных позициях.

Ключевые слова: монокристалл ниобат лития, точечные дефекты, люминесценция, центры свечения.

Поступила в редакцию: 09.06.2021
Исправленный вариант: 20.09.2021
Принята в печать: 24.09.2021

DOI: 10.21883/OS.2022.01.51905.14-21

Реферативные базы данных:

•