STRUCTURE DISORDER AND OPTICAL CHARACTERISTICS OF CONGRUENT LITHIUM NIOBATE CRYSTALS GROWN FROM BORON DOPED MELTS
https://doi.org/10.25205/2541-9447-2018-13-2-70-79
Abstract
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.
About the Authors
N. V. Sidorov
Tananaev Institute of Chemistry and Technology of the Federal Research Centre «Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences»
Russian Federation
Russian Federation
N. A. Teplyakova
Tananaev Institute of Chemistry and Technology of the Federal Research Centre «Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences»
Russian Federation
Russian Federation
R. A. Titov
Tananaev Institute of Chemistry and Technology of the Federal Research Centre «Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences»
Russian Federation
Russian Federation
M. N. Palatnikov
Tananaev Institute of Chemistry and Technology of the Federal Research Centre «Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences»
Russian Federation
Russian Federation
References
1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. 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.
11. Сидоров Н. В., Волк Т. Р., Маврин Б. Н., Калинников В. Т. Ниобат лития: дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны. М.: Наука, 2003. 255 с.
12. Кузьминов Ю. С. Электроптический и нелинейно-оптический кристалл ниобата лития. М.: Наука, 1987. 262 с.
13. Abrahams S. C. Properties of Lithium Niobate. New York, 1989. 234 p.
14. 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.
15. 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.
16. 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.
17. Блистанов А. А., Любченко В. М., Го-рюнова А. Н. Рекомбинационные процессы в кристаллах LiNbO3 // Кристаллография. 1998. Т. 43, №1. С. 86-91.
18. 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.
19. 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.
20. 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.
21. 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.
22. 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.
23. 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.
24. 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.
25. 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.
26. 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.
27. 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.
28. Витинг Л. М. Высокотемпературные растворы-расплавы. М.: Изд-во МГУ, 1991. 221 с.
29. Леонюк Н. И. Выращивание новых оптических кристаллов из борсодержащих растворов-расплавов // Кристаллогр. 2008. Т. 53, № 3. С. 546-554.
30. 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.
Review
For citations:
Sidorov N.V., Teplyakova N.A., Titov R.A., Palatnikov M.N. STRUCTURE DISORDER AND OPTICAL CHARACTERISTICS OF CONGRUENT LITHIUM NIOBATE CRYSTALS GROWN FROM BORON DOPED MELTS. SIBERIAN JOURNAL OF PHYSICS. 2018;13(2):70-79. (In Russ.) https://doi.org/10.25205/2541-9447-2018-13-2-70-79
Views:
285
Email this article 