Clusters in the structure of non-stochiometric lithium niobate crystals

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This work examines the main reasons for the appearance of an «extra» band with a frequency of ~737 cm-1 in the Raman spectra of lithium niobate crystals. The following stand out among the reasons: the presence of clusters (microstructures); the presence of microinclusions of impurity phases of other lithium niobates ( LiNb 3 O 8 and Li 3 NbO 4); strong anharmonicity of some fundamental vibrations of the Raman spectrum. The structure of clusters differs from the structure of the crystalline matrix. It has been shown that the appearance of a line with a frequency of ~737 cm-1 in the Raman spectrum cannot be unambiguously associated with the existence of regions with reduced symmetry in the structure of doped crystals. These regions are the result of uneven incorporation of dopants into the crystal. The existence of these areas is also not explained in terms of the photorefractive effect. The results of studying the features of the defect structure, stoichiometry, optical uniformity and photorefractive effect confirm a correlation between the band with a frequency of ~737 cm-1 and NbLidefects in the structure of the lithium niobate crystal.

About the authors

Natalya A. Teplyakova

Tananaev Institute of Chemistry - Subdivision of the Federal Research Centre «Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences

Email: n.tepliakova@ksc.ru
Ph. D., Senior Researcher, Vibrational Spectroscopy Sector of the Electronic Engineering Materials Laboratory

Nikolay V. Sidorov

Tananaev Institute of Chemistry - Subdivision of the Federal Research Centre «Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences

Dr. Sc., Professor, Chief Researcher and as Head of the Vibrational Spectroscopy Sector of the Electronic Engineering Materials Laboratory

Mikhail N. Palatnikov

Tananaev Institute of Chemistry - Subdivision of the Federal Research Centre «Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences

Dr. Sc., Chief Researcher and as Head of the Electronic Engineering Materials Laboratory

References

  1. Сидоров, Н.В. Лазерная коноскопия и фотоиндуцированное рассеяние света в исследованиях свойств нелинейно-оптического кристалла ниобата лития / Н.В. Сидоров, О.Ю. Пикуль, Н.А. Теплякова, М.Н. Палатников. - М.: РАН, 2019. - 350 с.
  2. Ефремов, И.Н. Исследование акустических, оптических и фоторефрактивных свойств монокристаллов ниобата лития, легированных цинком в области концентраций 5,38-9,0 мол.% Zn / И.Н. Ефремов, С.М. Маслобоева, И.В. Бирюкова и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2023. - Вып. 15. - С. 85-97. doi: 10.26456/pcascnn/2023.15.085.
  3. Volk, T. Lithium niobate. Defects, photorefraction and ferroelectric switching / T. Volk, M. Wohlecke. - Berlin: Springer, 2008. - 250 p. doi: 10.1007/978-3-540-70766-0.
  4. Bouhari, E. Semi-experimental determination of the linear clamped electro-optical coefficients of polar crystals from vibrational spectroscopic data / E. Bouhari, B. Mohamadou, P. Bourson // Crystals. - 2022. - V. 12. - I. 1. - Art. № 52. - 13 p. doi: 10.3390/cryst12010052.
  5. Горелик, В.С. Комбинационное рассеяние света на продольных и поперечных оптических колебаниях в монокристаллах ниобата лития / В.С. Горелик, П.П. Свербиль // Неорганические материалы. - 2015. - Т. 51. - № 11. - С. 1190- 1197. doi: 10.7868/S0002337X15100073.
  6. Sanna, S. Raman scattering effi-ciency in LiTaO3 and LiNbO3 crystals. / S. Sanna, S. Neufeld, M. Rüsing et al. // Physical Review B. - 2015. - V. 91. - I. 22. - P. 224302-1-224302-9. doi: 10.1103/PhysRevB.91.224302.
  7. Fontana, M.D. Microstructure and defects probed by Raman spectroscopy in lithium niobate crystals and devices / M.D. Fontana, P. Bourson // Applied Physics Reviews. - 2015. - V. 2. - I. 4. - Р. 040602-1-04062-14. doi: 10.1063/1.4934203.
  8. Lеngyel, K. Growth, defect structure, and THz application of stoichiometric lithium niobate / K. Lengyel, Á. Péter, L. Kovács et al. // Applied Physics Reviews. - 2015. -V. 2. - I. 4. -Р. 040601-1-040601-28. doi: 10.1063/1.4929917.
  9. Сидоров, Н.В. Фононные спектры монокристаллов ниобата лития / Н.В. Сидоров, Б.Н. Маврин, П.Г. Чуфырев, М.Н. Палатников; под ред. В.Т. Калинникова. - Изд-во КНЦ РАН: Апатиты, 2012. - 215 с.
  10. Kong, Y. Ilmenite-like stacking defect in nonstoichiometric lithium niobate crystals investigated by Raman scattering spectra. / Y. Kong, J. Xu, X. Chen et al. // Journal of Applied Physics. - 2000. - V. 87. - I. 9. - Р. 4410-4414. doi: 10.1063/1.373085.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».