nguphysСибирский физический журналSIBERIAN JOURNAL OF PHYSICS2541-9447Новосибирский государственный университет10.25205/2541-9447-2018-13-2-70-79nguphys-34Research ArticleФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА, ПОЛУПРОВОДНИКОВ, НАНОСТРУКТУРSOLID-STATE AND SEMICONDUCTOR PHYSICS, PHYSICS OF NANOSTRUCTURESСТРУКТУРНЫЙ БЕСПОРЯДОК И ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОНГРУЭНТНЫХ КРИСТАЛЛОВ НИОБАТА ЛИТИЯ, ВЫРАЩЕННЫХ ИЗ РАСПЛАВОВ, ЛЕГИРОВАННЫХ БОРОМSTRUCTURE DISORDER AND OPTICAL CHARACTERISTICS OF CONGRUENT LITHIUM NIOBATE CRYSTALS GROWN FROM BORON DOPED MELTSСидоровН. В.SidorovN. V.sidorov@chemy.kolasc.net.ruТепляковаН. А.TeplyakovaN. A.noemail@neicon.ruТитовР. А.TitovR. A.noemail@neicon.ruПалатниковМ. Н.PalatnikovM. N.noemail@neicon.ruИнститут химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ «КНЦ РАН»РоссияTananaev Institute of Chemistry and Technology of the Federal Research Centre «Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences»Russian Federation2018261020201327079Copyright © Сидоров Н.В., Теплякова Н.А., Титов Р.А., Палатников М.Н., 20202020Сидоров Н.В., Теплякова Н.А., Титов Р.А., Палатников М.Н.Sidorov N.V., Teplyakova N.A., Titov R.A., Palatnikov M.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nguphys.elpub.ru/jour/article/view/34

По концентрационной зависимости ширины и интенсивности линий спектра комбинационного рассеяния света обнаружено изменение порядка чередования основных катионов и вакансий вдоль полярной оси кристалла и «возмущение» кислородных октаэдров кристаллов ниобата лития, выращенных из конгруэнтного расплава, легированного неметаллическим элементом - бором. При этом бор не входит в структуру кристалла. Показано, что «возмущение» кислородных октаэдров носит анизотропный характер и связано с их расширением вдоль полярной оси. Номинально чистые кристаллы ниобата лития, выращенные из конгруэнтного расплава, легированного бором, характеризуются структурной однородностью, более высокой, чем номинально чистые конгруэнтные кристаллы, а по количеству дефектов NbLi близки к кристаллу стехиометрического состава, отличаясь от него существенно меньшим эффектом фоторефракции.

We have detected changes in the order of main cations and vacancies along the crystal polar axis and distortions of oxygen octahedra in lithium niobate crystals grown from congruent melt doped by non-metal boron. This was found due to concentration dependence of widths and intensities of Raman bands of the researched crystals. Boron was found to be absent from the crystal structure. The distortions of oxygen octahedra were demonstrated to be anisotropic. The distortion is connected with octahedra expansion along the polar axis. Nominally pure lithium niobate crystals grown from boron doped congruent melt are structurally uniform. The structure uniformity of such crystals is higher than the one of nominally pure congruent crystals. NbLi defects amount in such crystals is close to the amount in stoichiometric crystal. At the same time lithium niobate crystals grown from boron doped congruent melt possesses weaker photorefractive effect than the stoichiometric crystal.

ниобат литиярасплавлегированиефоторефрактивный эффекткомбинационное и фотоиндуцированное рассеяние светалазерная коноскопияlithium niobatemeltdopingphotorefractive effectRaman scatteringphotoinduced light scatteringlaser conoscopyReferencesAillerie M., Bourson P., Mostefa M., Abdi F., Fontana M. D. Photorefractive damage in congruent LiNbO3 // J. Phys.: Conf. Ser. 2013. Vol. 416. P. 012001-012032.Aillerie M., Bourson P., Mostefa M., Abdi F., Fontana M. D. Photorefractive damage in congruent LiNbO3 // J. Phys.: Conf. Ser. 2013. Vol. 416. P. 012001-012032.Zhao L., Wang X., Wang B., Wen W., Zhang T.-Y. ZnO-doped LiNbO3 single crystals studied by X-ray and density measurements // Appl. Phys. B. 2004. Vol. 78, № 6. P. 769-774.Zhao L., Wang X., Wang B., Wen W., Zhang T.-Y. ZnO-doped LiNbO3 single crystals studied by X-ray and density measurements // Appl. Phys. B. 2004. Vol. 78, № 6. P. 769-774.Zhang Y., Xu Y. H., Li M. H., Zhao Y. Q. Growth and properties of Zn doped lithium niobate crystal // J. Cryst. Growth. 2001. Vol. 233. P. 537-540.Zhang Y., Xu Y. H., Li M. H., Zhao Y. Q. Growth and properties of Zn doped lithium niobate crystal // J. Cryst. Growth. 2001. Vol. 233. P. 537-540.Черная Т. С., Волк Т. Р., Верин И. А., Симонов В. И. Пороговые концентрации в допированных цинком кристаллах ниобата лития и их структурная обусловленность // Кристаллография. 2008. Т. 53, № 4. С. 612- 617.Черная Т. С., Волк Т. Р., Верин И. А., Симонов В. И. Пороговые концентрации в допированных цинком кристаллах ниобата лития и их структурная обусловленность // Кристаллография. 2008. Т. 53, № 4. С. 612- 617.Palatnikov M. N., Biryukova I. V., Masloboeva S. M., Makarova O. V., Manukovskaya D. V., Sidorov N. V. The Search of Homogeneity of LiNbO3 Crystals Grown of Charge with Different Genesis // J. Cryst. Growth. 2014. Vol. 386. P. 113-118.Palatnikov M. N., Biryukova I. V., Masloboeva S. M., Makarova O. V., Manukovskaya D. V., Sidorov N. V. The Search of Homogeneity of LiNbO3 Crystals Grown of Charge with Different Genesis // J. Cryst. Growth. 2014. Vol. 386. P. 113-118.Palatnikov M. N., Biryukova I. V., Makarova O. V., Sidorov N. V., Efremov V. V., Efremov I. N., Teplyakova N. A., Manukovskaya D. V. Research of Concentration Conditions for Growth of Strongly Doped LiNbO3:Zn Single Crystals // Advanced Materials - Manufacturing, Physics, Mechanics and Applications, Ivan A. Parinov, Shun-Hsyung, Vtaly Yu. Topolov (Eds.). Springer, Heidelberg, New York, Dordrecht, London. 2016. Vol. 175. P. 87-99.Palatnikov M. N., Biryukova I. V., Makarova O. V., Sidorov N. V., Efremov V. V., Efremov I. N., Teplyakova N. A., Manukovskaya D. V. Research of Concentration Conditions for Growth of Strongly Doped LiNbO3:Zn Single Crystals // Advanced Materials - Manufacturing, Physics, Mechanics and Applications, Ivan A. Parinov, Shun-Hsyung, Vtaly Yu. Topolov (Eds.). Springer, Heidelberg, New York, Dordrecht, London. 2016. Vol. 175. P. 87-99.Палатников М. Н., Бирюкова И. В., Макарова О. В., Ефремов В. В., Кравченко О. Э., Скиба В. И., Сидоров Н. В., Ефремов И. Н. Выращивание сильно легированных кристаллов LiNbO3:Zn // Неорг. матер. 2015. Т. 51, № 4. C. 428-432.Палатников М. Н., Бирюкова И. В., Макарова О. В., Ефремов В. В., Кравченко О. Э., Скиба В. И., Сидоров Н. В., Ефремов И. Н. Выращивание сильно легированных кристаллов LiNbO3:Zn // Неорг. матер. 2015. Т. 51, № 4. C. 428-432.Сидоров Н. В., Палатников М. Н., Теплякова Н. А., Габаин А. А., Ефремов И. Н. Структурная однородность и фоторефрактивные свойства кристаллов ниобата лития, легированных цинком // Персп. матер. 2015. № 7. С. 5-14.Сидоров Н. В., Палатников М. Н., Теплякова Н. А., Габаин А. А., Ефремов И. Н. Структурная однородность и фоторефрактивные свойства кристаллов ниобата лития, легированных цинком // Персп. матер. 2015. № 7. С. 5-14.Сидоров Н. В., Пикуль О. Ю., Крук А. А., Теплякова Н. А., Яничев А. А., Палатников М. Н. Комплексные исследования структурной и оптической однородности кристаллов ниобата лития с низким эффектом фоторефракции методами коноскопии, фотоиндуцированного светорассеяния и комбинационного рассеяния // Опт. и спектр. 2015. Т. 118, № 2. С. 273-282.Сидоров Н. В., Пикуль О. Ю., Крук А. А., Теплякова Н. А., Яничев А. А., Палатников М. Н. Комплексные исследования структурной и оптической однородности кристаллов ниобата лития с низким эффектом фоторефракции методами коноскопии, фотоиндуцированного светорассеяния и комбинационного рассеяния // Опт. и спектр. 2015. Т. 118, № 2. С. 273-282.Sidorov N. V., Kruk A. A., Pikoul O. Y., Palatnikov M. N., Teplyakova N. A., Yanichev A. A., Makarova O. V. Integrated Research of Structural and Optical Homogeneities of the Lithium Niobate Crystal with Low Photorefractive Effect // Optik - International J. for Light and Electron Optics. 2015. Vol. 126. Issues 11-12. P. 1081-1089.Sidorov N. V., Kruk A. A., Pikoul O. Y., Palatnikov M. N., Teplyakova N. A., Yanichev A. A., Makarova O. V. Integrated Research of Structural and Optical Homogeneities of the Lithium Niobate Crystal with Low Photorefractive Effect // Optik - International J. for Light and Electron Optics. 2015. Vol. 126. Issues 11-12. P. 1081-1089.Сидоров Н. В., Волк Т. Р., Маврин Б. Н., Калинников В. Т. Ниобат лития: дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны. М.: Наука, 2003. 255 с.Сидоров Н. В., Волк Т. Р., Маврин Б. Н., Калинников В. Т. Ниобат лития: дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны. М.: Наука, 2003. 255 с.Кузьминов Ю. С. Электроптический и нелинейно-оптический кристалл ниобата лития. М.: Наука, 1987. 262 с.Кузьминов Ю. С. Электроптический и нелинейно-оптический кристалл ниобата лития. М.: Наука, 1987. 262 с.Abrahams S. C. Properties of Lithium Niobate. New York, 1989. 234 p.Abrahams S. C. Properties of Lithium Niobate. New York, 1989. 234 p.Abrahams S. C., Reddy J. M., Bernstein J. L. Ferroelectric Lithium Niobate. Single Crystal X-Ray Diffaction study at 24oC // J. Phys. Chem. Sol. 1966. Vol. 27, № 6/7. P. 997-1012.Abrahams S. C., Reddy J. M., Bernstein J. L. Ferroelectric Lithium Niobate. Single Crystal X-Ray Diffaction study at 24oC // J. Phys. Chem. Sol. 1966. Vol. 27, № 6/7. P. 997-1012.Сидоров Н. В., Палатников М. Н., Ка-линников В. Т. Влияние вторичной структуры на оптические свойства сегнетоэлектрических кристаллов ниобата лития с низким эффектом фоторефракции // Тр. КНЦ РАН. Химия и материаловедение. Апатиты, 2015. № 31. С. 464-468.Сидоров Н. В., Палатников М. Н., Ка-линников В. Т. Влияние вторичной структуры на оптические свойства сегнетоэлектрических кристаллов ниобата лития с низким эффектом фоторефракции // Тр. КНЦ РАН. Химия и материаловедение. Апатиты, 2015. № 31. С. 464-468.Abdi F., Aillerie M., Fontana M., Bour- son P., Volk T., Maximov B., Sulyanov S., Rubinina N., Wöhlecke M. Influence of Zn doping on electrooptical properties and structure parameters of lithiumniobate crystals // Appl. Phys. B. 1999. № 68. P. 795-799.Abdi F., Aillerie M., Fontana M., Bour- son P., Volk T., Maximov B., Sulyanov S., Rubinina N., Wöhlecke M. Influence of Zn doping on electrooptical properties and structure parameters of lithiumniobate crystals // Appl. Phys. B. 1999. № 68. P. 795-799.Блистанов А. А., Любченко В. М., Го-рюнова А. Н. Рекомбинационные процессы в кристаллах LiNbO3 // Кристаллография. 1998. Т. 43, №1. С. 86-91.Блистанов А. А., Любченко В. М., Го-рюнова А. Н. Рекомбинационные процессы в кристаллах LiNbO3 // Кристаллография. 1998. Т. 43, №1. С. 86-91.Сидоров Н. В., Яничев А. А., Палат-ников М. Н., Габаин А. А., Пикуль О. Ю. Оптическая однородность, дефекты и фоторефрактивные свойства стехиометрического, конгруэнтного и легированных цинком кристаллов ниобата лития // Опт. и спектр. 2014. Т. 117, № 1. С. 76-85.Сидоров Н. В., Яничев А. А., Палат-ников М. Н., Габаин А. А., Пикуль О. Ю. Оптическая однородность, дефекты и фоторефрактивные свойства стехиометрического, конгруэнтного и легированных цинком кристаллов ниобата лития // Опт. и спектр. 2014. Т. 117, № 1. С. 76-85.Макарова О. В., Палатников М. Н., Бирюкова И. В., Теплякова Н. А., Сидоров Н. В. Особенности структуры и свойства моно-кристаллов LiNbO3, легированного бором // Неорг. матер. 2018. Т. 54, № 1. С. 53-58.Макарова О. В., Палатников М. Н., Бирюкова И. В., Теплякова Н. А., Сидоров Н. В. Особенности структуры и свойства моно-кристаллов LiNbO3, легированного бором // Неорг. матер. 2018. Т. 54, № 1. С. 53-58.Сидоров Н. В., Палатников М. Н., Яничев А. А., Титов Р. А., Теплякова Н. А. Структурный беспорядок и оптические свойства конгруэнтных кристаллов ниобата лития, легированных цинком и бором // Опт. и спектр. 2016. Т. 121, № 1. С. 40-49.Сидоров Н. В., Палатников М. Н., Яничев А. А., Титов Р. А., Теплякова Н. А. Структурный беспорядок и оптические свойства конгруэнтных кристаллов ниобата лития, легированных цинком и бором // Опт. и спектр. 2016. Т. 121, № 1. С. 40-49.Сидоров Н. В., Палатников М. Н., Яничев А. А., Титов Р. А., Теплякова Н. А. Структурный беспорядок кристаллов LiNbO3:Ви его проявление в спектре комбинационного рассеяния света // ЖПС. 2016. Т. 83, № 5. С. 707-714.Сидоров Н. В., Палатников М. Н., Яничев А. А., Титов Р. А., Теплякова Н. А. Структурный беспорядок кристаллов LiNbO3:Ви его проявление в спектре комбинационного рассеяния света // ЖПС. 2016. Т. 83, № 5. С. 707-714.Палатников М. Н., Бирюкова И. В., Макарова О. В., Ефремов В. В., Кравченко О. Э., Калинников В. Т. Получение и свой-ства кристаллов ниобата лития, выращенных из расплавов конгруэнтного состава, легированных бором // Тр. КНЦ РАН. Химия и материаловедение. Апатиты, 2015. № 31. С. 434-438.Палатников М. Н., Бирюкова И. В., Макарова О. В., Ефремов В. В., Кравченко О. Э., Калинников В. Т. Получение и свой-ства кристаллов ниобата лития, выращенных из расплавов конгруэнтного состава, легированных бором // Тр. КНЦ РАН. Химия и материаловедение. Апатиты, 2015. № 31. С. 434-438.Палатников М. Н., Сидоров Н. В., Бирюкова И. В., Щербина О. Б., Калинников В. Т. Гранулированная шихта для выращивания монокристаллов ниобата лития // Персп. матер. 2011. № 2. С. 93-97.Палатников М. Н., Сидоров Н. В., Бирюкова И. В., Щербина О. Б., Калинников В. Т. Гранулированная шихта для выращивания монокристаллов ниобата лития // Персп. матер. 2011. № 2. С. 93-97.Пикуль О. Ю., Сидоров Н. В. Лазерная коноскопия кристаллов. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2014. 160 с. Sidorov N. V., Serebryakov Yu. A. The structural ordering and photorefraction in lithium niobate admixed crystals // Ferroelectrics. 1994. V. 160. Р. 191-205.Пикуль О. Ю., Сидоров Н. В. Лазерная коноскопия кристаллов. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2014. 160 с. Sidorov N. V., Serebryakov Yu. A. The structural ordering and photorefraction in lithium niobate admixed crystals // Ferroelectrics. 1994. V. 160. Р. 191-205.Sidorov N. V., Palatnikov M. N., Teplyakova N. A., Yanichev А. А., Titov R. A. Structure disorder and photorefractive properties of LiNbO3:В crystals // Proc. SPIE Asia-Pacific Conference on Fundamental Problems of Opto- and Microelectronics. 2016. Vol. 10176. doi:10.1117/12.2268155.Sidorov N. V., Palatnikov M. N., Teplyakova N. A., Yanichev А. А., Titov R. A. Structure disorder and photorefractive properties of LiNbO3:В crystals // Proc. SPIE Asia-Pacific Conference on Fundamental Problems of Opto- and Microelectronics. 2016. Vol. 10176. doi:10.1117/12.2268155.Сидоров Н. В., Маврин Б. Н., Чуфырев П. Г., Палатников М. Н. Фононные спектры монокристаллов ниобата лития / Под ред. В. Т. Калинникова. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2012. 215 с.Сидоров Н. В., Маврин Б. Н., Чуфырев П. Г., Палатников М. Н. Фононные спектры монокристаллов ниобата лития / Под ред. В. Т. Калинникова. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2012. 215 с.Крук А. А., Сидоров Н. В., Яничев А. А., Палатников М. Н. Влияние длины волны возбуждения на спектры кристаллов ниобата лития, легированных медью // ЖПС. 2014. Т. 81, № 1. С. 5-10.Крук А. А., Сидоров Н. В., Яничев А. А., Палатников М. Н. Влияние длины волны возбуждения на спектры кристаллов ниобата лития, легированных медью // ЖПС. 2014. Т. 81, № 1. С. 5-10.Витинг Л. М. Высокотемпературные растворы-расплавы. М.: Изд-во МГУ, 1991. 221 с.Витинг Л. М. Высокотемпературные растворы-расплавы. М.: Изд-во МГУ, 1991. 221 с.Леонюк Н. И. Выращивание новых оптических кристаллов из борсодержащих растворов-расплавов // Кристаллогр. 2008. Т. 53, № 3. С. 546-554.Леонюк Н. И. Выращивание новых оптических кристаллов из борсодержащих растворов-расплавов // Кристаллогр. 2008. Т. 53, № 3. С. 546-554.Палатников М. Н. Материалы электронной техники на основе сегнетоэлектрических монокристаллов и керамических твердых растворов ниобатов-танталатов щелочных металлов с микро- и наноструктурами: Дис. ... д-ра техн. наук. Апатиты, 2010. 488 c.Палатников М. Н. Материалы электронной техники на основе сегнетоэлектрических монокристаллов и керамических твердых растворов ниобатов-танталатов щелочных металлов с микро- и наноструктурами: Дис. ... д-ра техн. наук. Апатиты, 2010. 488 c.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.