Preparation and Characterization of Lithium Niobate Single Crystals Doped with 4.02–5.38 mol % Zn

I. V. Biryukova; Бирюкова И. В.; S. M. Masloboeva; Маслобоева С. М.; I. N. Efremov; Ефремов И. Н.; N. A. Teplyakova; Теплякова Н. А.; M. N. Palatnikov; Палатников М. Н.

doi:10.31857/S0002337X23020045

Получение и исследование монокристаллов ниобата лития, легированных 4.02–5.38 мол. % Zn

Авторы: Бирюкова И.В.¹, Маслобоева С.М.¹, Ефремов И.Н.¹, Теплякова Н.А.¹, Палатников М.Н.¹
Учреждения:
1. Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук”
Выпуск: Том 59, № 2 (2023)
Страницы: 169-175
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/140127
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23020045
EDN: https://elibrary.ru/YCWBIV
ID: 140127

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

На основе метода гомогенного легирования из прекурсора Nb₂O₅:4.5 мол. % Zn и карбоната лития синтезирована однофазная шихта LiNbO₃:4.1 мол. % Zn, из которой методом Чохральского выращены кристаллы ниобата лития. На основании результатов экспресс-оценки оптического качества кристаллов и рассчитанных значений пьезомодуля d₃₃₃ установлено, что исследуемые кристаллы характеризуются высоким оптическим качеством. Исследования кристаллов гомогенного и прямого легирования в области концентраций примеси 4.02–5.38 мол. % Zn методами фотоиндуцированного рассеяния света и лазерной коноскопии подтвердили их высокую оптическую однородность и стойкость к лазерному повреждению, фоторефрактивный отклик в кристаллах полностью отсутствовал. Полученные результаты могут быть использованы при выращивании крупногабаритных кристаллов LiNbO₃:Zn, характеризующихся низкими значениями коэрцитивного поля и представляющих особый интерес для создания преобразователей лазерного излучения на периодически поляризованных структурах.

Ключевые слова

монокристаллы ниобата лития, легирование, микродефекты, статический пьезомодуль, фотоиндуцированное рассеяние света, лазерная коноскопия

Список литературы

Волк Т.Р., Рубинина Н.М. Нефоторефрактивные примеси в ниобате лития: магний и цинк // ФТТ. 1991. Т. 33. № 4. С. 1192–1201.
Schlarb U., Woehlecke M., Gather B., Reichert A., Betzler K., Volk T., Rubinina N. Refractive Indices of Zn-Doped Lithium Niobate // Opt. Mater. 1995. V. 4. P. 791–795. https://doi.org/10.1016/0925-3467(95)00018-6
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.
Zhang Y., Xu Y.H., Li M.H., Zhao Y.Q. Growth and Properties of Zn Doped Lithium Niobate Crystal // J. Cryst. Growth. 2001. V. 233. P. 537–540. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(01)01614-1
Abdi F., Aillerie M., Fontana M., Bourson P., Volk T., Maximov B., Sulyanov S., Rubinina N., Wöhlecke M. Influence of Zn Doping on Electrooptical Properties and Structure Parameters of Lithium Niobate Crastals // Appl. Phys. B. 1999. V. 68. P. 795–799. https://doi.org/10.1007/s003400050706
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. V. 78. № 6. P. 769–774. https://doi.org/10.1007/s00340-004-1503-9
Aillerie M., Bourson P., Mostefa M., Abdi F., Fontana M.D. Photorefractive Damage in Congruent LiNbO3. Part I. Zinc Doped Lithium Niobate Crystals // J. Phys.: Conf. Ser. 2013. V. 416. P. 012001. http://iopscience.iop.org/1742-6596/416/1/012001.
Uda S., Tiller W.A. The Dissociation and Ionization of LiNbO3 Melts // J. Cryst. Growth. 1992. V. 121. № 1–2. P. 155–190. https://doi.org/10.1016/0022-0248(92)90185-L
Kimura H., Koizumi H., Uchidab T., Uda S. Influence of Impurity Doping on the Partitioning of Intrinsic Ionic Species During the Growth of LiNbO3 Crystal from the Melt // J. Cryst. Growth. 2009. V. 311. P. 1553–1558. https://doi.org/10.1016/J.JCRYSGRO.2008.09.178
Palatnikov M.N., Biryukova I.V., Masloboeva S.M., Makarova O.V., Kravchenko O.E., Yanichev A.A., Sidorov N.V. Structure and Optical Homogeneity of LiNbO3〈Mg〉 Crystals Grown from Different Charges // Inorg. Mater. 2013. V. 49. № 7. P. 715–720. https://doi.org/10.1134/S0020168513060083
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. N.Y. Springer Nature, 2016. P. 87–99. https://doi.org/10.1007/978-3-319-26324-3_7
Палатников М.Н., Сидоров Н.В., Макарова О.В., Бирюкова И.В. Фундаментальные аспекты технологии сильно легированных кристаллов ниобата лития. Апатиты: КНЦ РАН, 2017. 241 с.
Palatnikov M.N., Biryukova I.V., Masloboeva S.M., Makarova O.V., Manukovsraya D.V., Sidorov N.V. The Search of Homogeneity of LiNbO3 Crystals Grown of Charge with Different Genesis // J. Cryst. Growth. 2014. V. 386. P. 113–118. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2013.09.038
Маслобоева С.М., Калинников В.Т., Залкинд О.А., Кадырова Г.И., Кузнецов В.Я. Получение пентаоксида ниобия с примесью ионов Zn2+ для выращивания монокристаллов ниобата лития // Цв. металлы. 2012. № 5. С. 89–92.
Маслобоева С.М., Ефремов И.Н., Бирюкова И.В., Палатников М.Н. Получение и исследование монокристаллов ниобата лития, легированных бором // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 11. С. 1208–1214. https://doi.org/10.31857/S0002337X2011007X
Максименко В.А., Сюй А.В., Карпец Ю.М. Фотоиндуцированные процессы в кристаллах ниобата лития. М.: Физматлит, 2008. 96 с.
Сюй А.В., Сидоров Н.В., Антонычева Е.А. Фоторефрактивные свойства и особенности строения нелинейно-оптического кристалла ниобата лития. Хабаровск: ДВГУПС, 2011. 108 с.
Pikoul O.Y. Determination of Optical Sign of a Crystal by Conoscopie Method // J. Appl. Crystallogr. 2010. V. 43. P. 949–954. https://doi.org/10.1107/S0021889810025161
Пикуль О.Ю., Алексеева Л.В., Повх И.В., Строганов В.И., Рудой К.А., Толстов Е.В., Криштоп В.В. Особенности оптической системы для создания коноскопических фигур больших размеров // Изв. вузов. Приборостроение. 2004. № 12. С. 53–55.
Hsu R., Maslen E.N., Boulay D., Ishizawa N. Synchrotron X-ray Studies of LiNbO3 and LiTaO3 // Acta Crystallogr., Sect. B. 1997. V. 53. P. 420–428. https://doi.org/10.1107/S010876819600777X
Блистанов А.А., Бондаренко В.С., Переломова Н.В., Стрижевская Ф.Н., Чкалова В.В., Шаскольская М.П. Акустические кристаллы. Справочник / Под ред. Шаскольской М.П. М.: Наука, 1982. 632 с.