1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 58, № 9, 2022

Неорганические материалы, 2022, T. 58, № 9, стр. 982-989

Исследование влияния способа получения легированной шихты на условия выращивания монокристаллов LiNbO3:B:Mg и их свойства

И. В. Бирюкова 1, И. Н. Ефремов 1, С. М. Маслобоева 1, *, М. Н. Палатников 1

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”
184209 Апатиты, Академгородок, 26а, Россия

* E-mail: sofia_masloboeva@mail.ru

Поступила в редакцию 14.03.2022
После доработки 28.04.2022
Принята к публикации 05.05.2022

Аннотация

Проведен сравнительный анализ распределения примеси магния в системе расплав–кристалл при выращивании методом Чохральского монокристаллов ниобата лития LiNbO3:B:Mg, полученных из расплава методом его последовательного разбавления номинально чистой шихтой LiNbO3. В исследовании использована гранулированная шихта различного генезиса, синтезированная методом гомогенного легирования из прекурсора Nb2O5:B:Mg + Li2CO3 и полученная твердофазным синтезом из смеси Li2CO3 + Nb2O5 + H3BO3 + MgO. Установлено, что гомогенное легирование позволяет ввести в кристалл при одинаковых условиях выращивания больше примеси магния (на ~25%), при этом концентрация бора остается на уровне следовых количеств. Проведена экспресс-оценка оптического качества кристаллов и рассчитаны значения пьезомодуля d333. Данные свидетельствуют, что независимо от способа легирования можно получить монокристаллы ниобата лития высокого оптического качества. Выбор технологии выращивания монокристаллов LiNbO3:B:Mg будет определяться ее рентабельностью.

Ключевые слова: ниобат лития, легирование, плотность микродефектов, статический пьезомодуль, монодоменизация

Список литературы

  1. Fontana M.D., Chah K., Aillerie M., Mouras R., Bourson P. Optical Damage Resistance in Undoped LiNbO3 crystals // Opt. Mater. 2001. V. 16. № 1–2. P. 111–117. https://doi.org/10.1016/S0925-3467(00)00066-5

  2. Volk T.R., Rubinina N.M., Woehlecke M. Optical-Damage-Resistant Impurities in Lithium Niobate // J. Opt. Soc. Am. B. 1994. V. 11. P. 1681–1687.

  3. Bryan D.A., Gerson R., Tomaschke H.E. Increased Optical Damage Resistance in Lithium Niobate // Appl. Phys. Lett. 1984. V. 44. P. 847–849. https://doi.org/10.1063/1.94946

  4. Abdi F., Fontana M.D., Aillerie M., Bourson P. Coexistence of Li and Nb Vacancies in the Defect Structure of Pure LiNbO3 and its Relationship to Optical Properties // Appl. Phys. A. 2006. V. 83. № 3. P. 427–434.

  5. Volk T.R., Pryalkin V.I., Rubinina N.M. Optical-Damage-resistant LiNbO3:Zn Crystal // Opt. Lett. 1990. V. 15. P. 996–998. https://doi.org/10.1364/OL.15.000996

  6. Qiao H, Xu J., Wu Q., Yu X., Sun Q., Zhang X., Zhang G., Volk T.R. An Increase of Photorefractive Sensitivity in In:LiNbO3 Crystal // Opt. Mater. 2003. V. 23. P. 269–272. https://doi.org/10.1016/S0925-3467(02)00299-9

  7. Kong Y., Wen J., Wang H. New Doped Lithium Niobate Crystal with High Resistance to Photorefraction—LiNbO3:In // Appl. Phys. Lett. 1995. V. 66. P. 280–281. https://doi.org/10.1063/1.113517

  8. Yamamoto J.K., Kitamura K., Iyi N., Kimura S. Sc2O3-doped LiNbO3 Grown by the Float Zone Method // J. Cryst. Growth. 1992. V. 121. № 3. P. 522–526. https://doi.org/10.1016/0022-0248(92)90165-F

  9. Li S., Liu S., Kong Y., Deng D., Gao G., Li Y., Gao H., Zhang L., Huang Z., Chen S., Xu J. The Optical Damage Resistance and Absorption Spectra of LiNbO3:Hf Crystals // J. Phys.: Condens. Matter. 2006. V. 18. P. 3527–3534.

  10. Сюй А.В. Нелинейно-оптические эффекты с широкополосным излучением в кристаллах ниобата лития: Автореф. дис. ... докт. физ.-мат. наук. Хабаровск: ДВГУПС, 2013. 39 с.

  11. Zhou L., Liu Y., Lou H., D Y., Xie G., Zhu Z., Deng Z., Luo D., Gu C., Chen H. Octave Mid-Infrared Optical Frequency Comb from Er: Fiber-Laser-Pumped Aperiodically Poled Mg:LiNbO3 // Opt. Lett. 2020. V. 45. № 23. P. 6458–6461. https://doi.org/10.1364/OL.410958

  12. Palatnikov M.N., Sandler V.A., Sidorov N.V., Masloboeva S.M., Makarova O.V. Study of Electrical Characteristics of Crystals of Homogeneously Doped LiNbO3:Zn,Mg in the Temperature Range of 450-900 K // Tech. Phys. 2020. V. 65. № 12. P. 1987–1993. https://doi.org/10.1134/S1063784220120208

  13. Ma C., Yu S., Lu F., Liu K., Xu Y., Ma C. Enhancement of Near-Infrared Photoluminescence in Mg:Er:LiNbO3 Containing Au Nanoparticles Synthesized by Direct Ion Implantation // Nanotechnology. 2020. V. 31. № 33. 335206. https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab8f4e

  14. Long S., Yang M., Ma D., Zhu Y., Lin S., Wang B. Enhanced red emissions and Higher Quenching Temperature Based on the Intervalence Charge Transfer in Pr3+ Doped LiNbO3 with Mg2+ Incorporation // Opt. Mater. Express. 2019. V. 9. № 3. P. 1062–1071. https://doi.org/10.1364/OME.9.001062

  15. Galutskii V.V., Stroganova E.V., Yakovenko N.A., Sudarikov K.V., Rasseikin D.A., Yurova N.A. Structure of the LiNbO3:Mg,Cr Crystal and its Properties at Visible and Terahertz Wavelengths // J. Opt. Technol. 2018. V. 85. № 4. P. 250–254. https://doi.org/10.1364/JOT.85.000250

  16. Dai L., Liu C., Tan C., Yan Z., Xu Y. Optical Properties of Mg2+, Yb3+, and Ho3+ Tri-Doped LiNbO3 Crystals // Chin. Phys. B. 2017. V. 26. № 4. 044207. https://doi.org/10.1088/1674-1056/26/4/044207

  17. Fan M., Li T., Zhao S., Liu H., Sang Y., Li G., Li D., Yang K., Qiao W., Li S. Experimental and Theoretical Investigation on Passively Q-Switched Laser Action in c-Cut Nd:MgO:LiNbO3 // Appl. Opt. 2015. V. 54. № 31. P. 9354–9358. https://doi.org/10.1364/AO.54.009354

  18. Zhang T., Wang B., Ling F., Fang S.Q., Xu Y. Growth and Optical Property of Mg, Fe Co-Doped Near-Stoichiometric LiNbO3 Crystal // Mater. Chem. Phys. 2004. V. 83. P. 350–353.

  19. Yang C., Tu X., Wang S., Xiong K., Chen Y., Zheng Y., Shi E. Growth and Properties of Pr3+ Doped LiNbO3 Crystal with Mg2+ Incorporation: A Potential Material for Quasi-Parametric Chirped Pulse Amplification // Opt. Mater. 2020. V. 105. P. 109893. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2020.109893

  20. Маслобоева С.М., Бирюкова И.В., Палатников М.Н., Теплякова Н.А. Получение и исследование кристаллов ниобата лития, легированных магнием и цинком // ЖНХ. 2020. Т. 65. № 6. С. 856–864. https://doi.org/10.31857/S0044457X20060100

  21. Маслобоева С.М., Ефремов И.Н., Бирюкова И.В., Теплякова Н.А., Палатников М.Н. Получение и исследование монокристаллов ниобата лития, легированных цинком и эрбием // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 7. С. 735–744. https://doi.org/10.31857/S0002337X21070113

  22. Маслобоева С.М., Ефремов И.Н., Бирюкова И.В., Палатников М.Н. Получение и исследование монокристаллов ниобата лития, активированных магнием и бором // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 12. С. 1344–1351.

  23. 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

  24. 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

  25. 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.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал