Оптические материалы

Влияние особенностей локализации атомов водорода в кристаллах ниобата лития на форму кислородно-октаэдрических кластеров структуры

Н. В. Сидоров, Л. А. Бобрева, М. Н. Палатников

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

Аннотация: По спектрам ИК поглощения в области валентных колебаний ОН$^-$-групп установлено, что кислородно-октаэдрические кластеры МеО$_6$ (Ме – Li, Nb, вакантный октаэдр V, примесный ион) в структуре кристалла LiNbO$_3$:Er(3.1 wt%) и номинально чистого высокосовершенного кристалла LiNbO$_3$ стехиометрического состава (R=[Li]/[Nb]=1) имеют форму, близкую к форме правильного октаэдра и при этом практически отсутствуют глубокие ловушки электронов – точечные дефекты NbLi, ответственные за стойкость кристалла к оптическому повреждению. В ИК спектре этих кристаллов наблюдается только одна линия, соответствующая валентным колебаниям атомов водорода, связанных водородной связью с атомами кислорода, совершающими колебания вдоль полярной оси кристалла в мостике Me-O-Me (Ме – Li, Nb, вакансия, примесный металл). Это колебание вызывает изменение дипольного момента элементарной ячейки кристалла и активно в спектре ИК поглощения. При этом частота колебания определяется составом кристалла. Валентные колебания остальных атомов водорода гидроксильных групп ОН высокосимметричных кислородно-октаэдрических кластеров МеО$_6$ кристаллов LiNbO$_3$ не вызывают изменения дипольного момента элементарной ячейки и не активны в ИК спектре поглощения. В структуре нестехиометрических кристаллов LiNbO$_3$ существует несколько неэквивалентных позиций ОН$^-$-групп и в их ИК спектре поглощения наблюдается более двух линий в диапазоне частот 3450–3550 cm$^{-1}$.

Ключевые слова: монокристалл ниобата лития, стехиометрия, легирование эрбием, точечные дефекты, ОН$^-$-группы, материалы для активно-нелинейных лазерных сред, ИК спектры поглощения.

Поступила в редакцию: 14.04.2025
Исправленный вариант: 30.05.2025
Принята в печать: 02.06.2025

DOI: 10.61011/OS.2025.07.61108.7813-25

Реферативные базы данных:

•