Физико-химические основы технологии и особенности строениявысокосовершенных нелинейно-оптических монокристаллов ниобата лития, выращенныхиз шихты различного генезиса, легированной цинком и бором

Нелинейно-оптический кристалл ниобата лития (LiNbO3) является одним из наиболее востребованных функциональных материалов электронной техники. Для решения задач преобразования излучения и управления характеристиками преобразованного излучения актуально получение композиционно высокосовершенных монокристаллов ниобата лития с предельно низкими эффектом фоторефракции и величиной коэрцитивного поля. Обычно стойкость кристалла ниобата лития к повреждению оптическим излучением повышают путём легирования высокими концентрациями металлических «нефоторефрактивных» элементов (Zn, Mg и др.), близкими к пороговым значениям. При этом существенно понижается величина коэрцитивного поля. Но кристаллы при высоких уровнях легирования характеризуются высокой композиционной неоднородностью и для практических применений непригодны. Легирование неметаллическими элементами до недавнего времени считалось неперспективным, поскольку они не входят в структуру кристалла. Однако наши исследования показывают, что легирование расплава ниобата лития неметаллическим элементом В3+ может быть новым и перспективным направлением в технологии номинально чистых оптически высокосовершенных монокристаллов ниобата лития с низкими эффектом фоторефракции и величиной коэрцитивного поля. Легирование бором приводит к значительному изменению структуры и физических свойств расплава и, как следствие – изменению физических свойств номинально чистого кристалла ниобата лития. Таким образом, разработка способов легирования расплава ниобата лития неметаллическими элементами, структурирующими расплав, для получения монокристаллов с заданными характеристиками является актуальным направлением. Наши предварительные исследования показывают, что механизмы легирования расплава ниобата лития катионами бора В3+ радикально отличаются от привычных механизмов легирования кристалла металлическими «нефоторефрактивными» катионами, которые хорошо изучены в литературе, за исключением области пороговых концентраций и более высоких уровней легирования. При этом представляет интерес установление взаимосвязи особенностей величины эффекта фоторефракции и состояния дефектности кристаллов, полученных по разным технологиям легирования. Такая информация необходима, в частности, для создания технологий композиционно высокосовершенных кристаллов, которые могут быть перспективны для изготовления преобразователей частоты лазерного излучения на периодически поляризованных доменах субмикронных размеров. Помимо большой практической значимости, результаты, полученные в данной работе, существенно дополнят уже существующие научные знания об особенностях строения расплава и кристалла, координации и типах химически активных кластеров в расплаве, структуре дефектов и их влиянии на особенности формирования физических характеристик монокристалла ниобата лития.