zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-602Research ArticleСтатьиФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ НОМИНАЛЬНО ЧИСТЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ НИОБАТА ЛИТИЯ, ПОЛУЧЕННЫХ ПО РАЗНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМPHOTOLUMINESCENCE OF NOMINALLY PURE LITHIUM NIOBATE SINGLE CRYSTALS PRODUCED BY VARIOUS TECHNOLOGIESСидоровН. В.SidorovN. V.

184209, Апатиты

Apatity, 184209

n.sidorov@ksc.ruСмирновМ. В.SmirnovM. V.

184209, Апатиты

Apatity, 184209

ПалатниковМ. Н.PalatnikovM. N.

184209, Апатиты

Apatity, 184209

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева — обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук”Tananaev Institute of Chemistry – Subdivision of the Federal Research Centre “Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences”202007052020872194200Copyright © Сидоров Н.В., Смирнов М.В., Палатников М.Н., 20202020Сидоров Н.В., Смирнов М.В., Палатников М.Н.Sidorov N.V., Smirnov M.V., Palatnikov M.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/602

Исследована фотолюминесценция в объеме и с поверхности конгруэнтного и стехиометрических кристаллов ниобата лития, полученных по разным технологиям. Установлено, что интенсивность люминесценции стехиометрического кристалла ниже, чем конгруэнтного. Люминесценция в объеме кристаллов в основном обусловлена дефектами NbLi, в то время как для приповерхностного слоя наблюдается тушение люминесценции в длинноволновой ( ˃ 500 нм) области спектра за счет рассеяния энергии на колебаниях кристаллической решетки и увеличения интенсивности свечения пары NbNb4+-O–. Показано, что полосы люминесценции с максимумами при 426 и 446 нм обусловлены наличием комплексных дефектов в виде электронно-дырочных пар NbNb4+-O–, в которых атом ниобия связан с атомами кислорода ковалентной и электростатической связью. Увеличение отношения Li/Nb приводит к смещению полос люминесценции в коротковолновую область спектра и изменению края фундаментального поглощения исследованных кристаллов.

Volume and surface photoluminescence of congruent and stoichiometric lithium niobate crystals obtained with different technologies was studied. It was found that luminescence intensity in stoichiometric crystal was lower than in congruent one. Luminescence in the crystal volume is mainly caused by NbLi defects, while for the near-surface layer, luminescence quenching is observed in the long-wave ( ˃ 500 nm) region of the spectrum due to energy scattering on the crystal lattice vibrations and an increase in the luminescence intensity of the NbNb4+-O–-pair. It is shown that the luminescence bands with maxima at 426 and 446 nm are caused by the complex defects in the form of electron-hole pairs NbNb4+-O–, in which the niobium atom is bound to the oxygen atoms by a covalent and electrostatic bond. An increase in the Li/Nb ratio leads to a shift of the luminescence bands to the short-wave spectral region and to a change of the fundamental absorption edge of the studied crystals.

стехиометрический и конгруэнтный кристаллы ниобата литияфотолюминесценцияцентр свечениядефектstoichiometric and congruent lithium niobate crystalsphotoluminescenceluminescence centerdefectReferencesS. C. Abrahams, P. Marsh. Acta Cryst., B42 (1986) 61—68S. C. Abrahams, P. Marsh. Acta Cryst., B42 (1986) 61—68Ю. С. Кузьминов. Электрооптический и нелинейно-оптический кристалл ниобата лития, Москва, Наука (1987) 9—24Ю. С. Кузьминов. Электрооптический и нелинейно-оптический кристалл ниобата лития, Москва, Наука (1987) 9—24Н. В. Сидоров, Т. Р. Волк, Б. Н. Маврин, В. Т. Калинников. Ниобат лития: дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны, Москва, Наука (2003) 13—56Н. В. Сидоров, Т. Р. Волк, Б. Н. Маврин, В. Т. Калинников. Ниобат лития: дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны, Москва, Наука (2003) 13—56K. Lеngyel, A. Peter, L. Kovacs, G. Corradi, L. Palfavi, J. Hebling, M. Unferdorben, G. Dravecz, I. Hajdara, Zs. Szaller, K. Polgar. Appl. Phys. Rew., N 2 (2015) 040601—040628K. Lеngyel, A. Peter, L. Kovacs, G. Corradi, L. Palfavi, J. Hebling, M. Unferdorben, G. Dravecz, I. Hajdara, Zs. Szaller, K. Polgar. Appl. Phys. Rew., N 2 (2015) 040601—040628М. Н. Палатников, Н. В. Сидоров, О. В. Макарова, И. В. Бирюкова. Фундаментальные аспекты технологии сильно легированных кристаллов ниобата лития, Апатиты, Апатиты, КНЦ РАН (2017) 77—228М. Н. Палатников, Н. В. Сидоров, О. В. Макарова, И. В. Бирюкова. Фундаментальные аспекты технологии сильно легированных кристаллов ниобата лития, Апатиты, Апатиты, КНЦ РАН (2017) 77—228Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников, Н. А. Теплякова, А. В. Сюй, Е. О. Киле, Д. С. Штарёв. Неорг. матер., 54, № 6 (2018) 611—615 [N. V. Sidorov, M. N. Palatnikov, N. A. Teplyakova, A. V. Syuy, E. O. Kile, D. S. Shtarev. Inorg. Mater., 54, N 6 (2018) 581—584]Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников, Н. А. Теплякова, А. В. Сюй, Е. О. Киле, Д. С. Штарёв. Неорг. матер., 54, № 6 (2018) 611—615 [N. V. Sidorov, M. N. Palatnikov, N. A. Teplyakova, A. V. Syuy, E. O. Kile, D. S. Shtarev. Inorg. Mater., 54, N 6 (2018) 581—584]M. N. Palatnikov, I. V. Biryukova, N. V. Sidorov, A. V. Denisov, V. T. Kalinnikov, P. G. R. Smith, V. Ya Shur. J. Cryst. Growth, 291 (2006) 390—397M. N. Palatnikov, I. V. Biryukova, N. V. Sidorov, A. V. Denisov, V. T. Kalinnikov, P. G. R. Smith, V. Ya Shur. J. Cryst. Growth, 291 (2006) 390—397М. Н. Палатников, Н. В. Сидоров, И. В. Бирюкова, О. Б. Щербина, В. Т. Калинников. Перспективные материалы, № 2 (2011) 93—97М. Н. Палатников, Н. В. Сидоров, И. В. Бирюкова, О. Б. Щербина, В. Т. Калинников. Перспективные материалы, № 2 (2011) 93—97М. Н. Палатников. Материалы электронной техники на основе сегнетоэлектрических монокристаллов и керамических твердых растворов ниобатов-танталатов щелочных металлов с микро- и наноструктурами, дис…. д-ра тех. наук, Апатиты (2010) 40—50М. Н. Палатников. Материалы электронной техники на основе сегнетоэлектрических монокристаллов и керамических твердых растворов ниобатов-танталатов щелочных металлов с микро- и наноструктурами, дис…. д-ра тех. наук, Апатиты (2010) 40—50M. H. J. Emond, M. Wiegel, G. Blasse, R. Feigelson. Mat. Res. Bull., 28, (1993) 1025—1028M. H. J. Emond, M. Wiegel, G. Blasse, R. Feigelson. Mat. Res. Bull., 28, (1993) 1025—1028D. M. Krol, G. Blasse, R. C. Powell. J. Chem. Phys., 73, N 1 (1980) 163—166D. M. Krol, G. Blasse, R. C. Powell. J. Chem. Phys., 73, N 1 (1980) 163—166И. Ш. Ахмадуллин, В. А. Голенищев-Кутузов, С. А. Мигачев. ФТТ, 40, № 6 (1998) 1109—1116 [I. Sh. Akhmadullin, V. A. Golenishchev-Kutuzov, S. A. Migachev. Phys. Solid State, 40, N 6 (1998) 1012—1018]И. Ш. Ахмадуллин, В. А. Голенищев-Кутузов, С. А. Мигачев. ФТТ, 40, № 6 (1998) 1109—1116 [I. Sh. Akhmadullin, V. A. Golenishchev-Kutuzov, S. A. Migachev. Phys. Solid State, 40, N 6 (1998) 1012—1018]Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников, Л. А. Бобрева. Журн. структ. химии, 60, № 9 (2019) 1434—1444Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников, Л. А. Бобрева. Журн. структ. химии, 60, № 9 (2019) 1434—1444J. M. Cabrera, J. Olivares, M. Carrascosa, J. Rams, R. Müller, E. Diéguez. Adv. Phys., 45, N 5 (1996) 349—392J. M. Cabrera, J. Olivares, M. Carrascosa, J. Rams, R. Müller, E. Diéguez. Adv. Phys., 45, N 5 (1996) 349—392C. Fischer, M. Wohlecke, T. Volk, N. Rubinina. Phys. Status Solidi (a), 137 (1993) 247—255C. Fischer, M. Wohlecke, T. Volk, N. Rubinina. Phys. Status Solidi (a), 137 (1993) 247—255J. G. Murillo, G. Herrera, A. Vega-Rios, S. Flores-Gallardo, A. Duarte-Moller, J. Castillo-Torres. Opt. Mater., 62 (2016) 639—645J. G. Murillo, G. Herrera, A. Vega-Rios, S. Flores-Gallardo, A. Duarte-Moller, J. Castillo-Torres. Opt. Mater., 62 (2016) 639—645

The authors declare that there are no conflicts of interest present.