THE STUDY OF THE STRUCTURE RE-ORDERING OF HYDROGEN BONDS IN LiNbO₃:Mg CRYSTALS AROUND THE THRESHOLD CONCENTRATION OF MAGNESIUM

LiNbO_3congr and LiNbO₃:Mg (0.19÷5.91 mol. %) crystals were studied using IR and Raman spectroscopy. The intensities of the bonds corresponding to the stretching vibrations of the ОН groups in IR spectra increased or disappeared in LiNbO₃:Mg crystals with the growth of the Mg concentration. This could be explained by the disappearance of the ОН groups near Nb_Li⁴⁺-V_Li¯ defects due to the displacement of Nb_Li defects by Mg cations. At the same time, the Raman bands corresponding to the oxygen atom vibrations in oxygen octahedrons and the bridge-valence vibrations of oxygen atoms are wider for LiNbO₃:Mg (5.1 mol.%) than for LiNbO_3congr. This widening could be explained by octahedra deformation, determined both by the increase of the Mg concentration and the change of the proton localization. The suppression of the photorefractive effect in LiNbO₃:Mg crystals doped by magnesium higher threshold concentrations could be explained by the change of the proton localization and the screening of the bulk charge field.

монокристалл, ниобат лития, легирование, фоторефрактивный эффект, комбинационное рассеяние света, инфракрасное поглощение, валентные колебания ОН-групп, single crystal, lithium niobate, doping, photorefractive effect, Raman spectroscopy, IR absorption, stretching vibrations of ОН groups

1. J. M. Cabrera, J. Olivares, M. Carrascosa, J. Rams, R. Müller, E. Diéguez. Adv. Phys., 45, N 5 (1996) 349-392

2. K. 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) 040601-040628

3. M. D. Fontana, P. Bourson. Appl. Phys. Rew., N 2 (2015) 040602-1-040602-14

4. A. Grone, S. Kapphan. J. Phys. Chem. Sol., 56 (1995) 687-701

5. Y. Kong, W. Zhang, X. Chen, J. Xu, G. Zhang. J. Phys.: Condens. Matter, N 11 (1999) 2139-2143

6. K. Polgar, A. Peter, L. Kovacs, G. Corrdsi, Zs. Szaller. J. Cryst. Growth, 177 (1997) 211-216

7. L. Kovacs, M. Wöhlecke, A. Jovanovic, K. Polgar, S. Kapphan. J. Phys. Chem. Solids, 52, N 6 (1991) 797-803

8. G. Dravecz, L. Kovacs. Appl. Phys. B, 88 (2007) 305-307

9. Y. Kong, W. Zhang, J. Xu, W. Yan, H. Liu, X. Xie, X. Li, L. Shi, G. Zhang. Infrared Phys. Technol., 45 (2004) 281-289

10. L. Arizmendi, E. J. Ambite, J. L. Plaza. Opt. Mater., 35 (2013) 2411-2413

11. Д. И. Шевцов, И. С. Азанова, И. Ф. Тайсин, А. Б. Волынцев. ФТТ, 48, № 6 (2006) 996-1000 [D. I. Shevtsov, I. S. Azanova, I. F. Taǐsin, A. B. Volyntsev. Phys. Sol. State, 48, N 6 (2006) 1059-1063]

12. М. Н. Палатников, Н. В. Сидоров, И. В. Бирюкова, О. Б. Щербина, В. Т. Калинников. Перспект. матер., № 2 (2011) 93-97

13. Н. В. Сидоров, Т. Р. Волк, Б. Н. Маврин, В. Т. Калинников. Ниобат лития: дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны, Москва, Наука (2003)

14. Г. Х. Китаева, К. А. Кузнецов, И. И. Наумова, А. Н. Пенин. Квант. электрон., 30, № 8 (2000) 726-732 [G. Kh. Kitaeva, K. A. Kuznetzov, I. I. Naumova, A. N. Penin. Quantum Electron., 30, N 8 (2000) 732-737]

15. X. Q. Feng, T. B. Tang. J. Phys.: Condens. Matter, N 5 (1993) 2423-2430

16. А. А. Аникьев, Н. В. Сидоров, Ю. А. Серебряков. Журн. прикл. спектр., 56, № 4 (1992) 670-672

17. N. V. Sidorov, Yu. A. Serebryakov. Vibr. Spectrosc., 6 (1994) 215-223

18. D. A. Bryan, R. Gerson, H. E. Tomaschke. Appl. Phys. Lett., 44 (1984) 847-849

19. V. Caciuc, A. V. Postnikov, G. Borstel. Phys. Rev. B, 61, N 13 (2000) 8806-8813

20. K. Parlinski, Z. Q. Li, Y. Kawazoe. Phys. Rev. B, 61 (2000) 272-278

21. Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников. Опт. и спектр., 121, № 6 (2016) 907-915 [N. V. Sidorov, M. N. Palatnikov. Opt. Spectrosc., 121, N 6 (2016) 842-850]