HYDROGEN BONDS IN LITHIUM NIOBATE CRYSTALS OF DIFFERENT COMPOSITION

Abstract

Методом ИК-спектроскопии в области валентных колебаний OH - групп выполнен анализ комплексных дефектов, обусловленных наличием в структуре кристалла водородных связей, в номинально чистых кристаллах ниобата лития конгруэнтного и стехиометрического состава с разным отношением Li / Nb, а также в кристаллах LiNbO: Zn(0,04 - 6,5 мол.% ZnO), легированных цинком в широком диапазоне концентраций, полученным по технологии прямого легирования расплава. Выявлено влияние легирующих примесей на концентрацию OH - групп, вид и локализацию комплексных дефектов в структуре кристалла. Показано, что изменение количества позиций атомов водорода в структуре кристалла LiNbO позволяет с достаточной точностью судить о соответствии его состава стехиометрическому или конгруэнтному составу. Для легированных кристаллов LiNbO : Zn(0,04 - 6,5 мол.% ZnO) получены данные, свидетельствующие об изменении при прохождении концентрационных порогов характера комплексообразования OH - групп с точечными дефектами катионной подрешетки. При этом, вследствие изменения механизма вхождения легирующего катиона в структуру кардинально изменяются свойства кристалла. Вклад в различие частот (и, соответственно, в значение квазиупругих постоянных связей OH -) в спектре конгруэнтного кристалла и легированных кристаллов может вносить также различие электроотрицательностей и ионных радиусов основных и легирующих катионов. An analysis of complex defects was carried out by IR-spectroscopy method in the area of OH - groups stretching vibrations. The defects are caused by hydrogen bonds present in the structure of nominally pure congruent lithium niobate crystals, crystals of stoichiometric composition with a different Li / Nb ratio, as well as in LiNbO: Zn(0,04 - 6,5 мол.% ZnO) crystals doped in a wide range of concentrations due to direct doping of the melt method. Dopants were determined to influence OH - groups concentration, type and localization of complex defects in the crystals structure. A change in the amount of hydrogen sites in the LiNbO crystals structure was shown to evaluate the composition either stoichiometric or congruent. The character of OH - groups complexing with cation sublattice point defects was shown to change when doped crystals LiNbO: Zn(0,04 - 6,5 мол.% ZnO) trespass concentration thresholds. Dopant incorporation mechanism changes at this drastically, thus crystal properties also change quite sharply. Frequencies (as well as quasi-elastic constants of OH - bonds) change in congruent and doped crystals due to a difference in electronegativities and ionic radii of the main and dopant cations.