COMPARATIVE ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF DOPING IONS OF YTTRIUM AND BORON FORMATION OF DEFECTS IN LITHIUM NIOBATE CRYSTALS

Кристалл ниобата лития, являющийся широко используемым и весьма востребованным в настоящее время нелинейно-оптическим материалом, примечателен своей способностью к варьирования широкого спектра сегнетоэлектрических и нелинейно-оптических характеристик в зависимости от типа и концентрации примесного иона, а также от соотношения Li / Nb . На основе разработанного нами подхода к моделированию кластеров в кристалле ниобата лития, в котором рост кластера идёт не элементарными ячейками, а кислородными октаэдрами, проведён сравнительный анализ особенностей внедрения в кристалл примесных ионов иттрия и бора с одинаковым зарядом +3 . Показано, что встраивание, вследствие различного ионного радиуса, идёт по двум механизмам: если для металла иттрия действует обычный механизм, когда примесной ион локализуется внутри кислородного октаэдра, то ион неметаллического элемента бора встраивается в тетраэдрические пустоты структуры, а именно в кислородные плоскости, образующие октаэдр. При этом влияние данных примесных ионов на одну из важнейших характеристик ниобата лития оказывается диаметрально противоположным: иттрий усиливает фоторефрактивный эффект, бор -понижает, что необходимо учитывать при направлении целевого использования кристаллов ниобата лития. Lithium niobate crystals, which are a widely used and highly demanded as nonlinear optical material, are remarkable for their ability to vary a wide range of ferroelectric and nonlinear optical characteristics depending on the type and concentration of the impurity ion, as well as on the Li / Nb ratio. Based on our approach to modeling clusters in the lithium niobate crystal, in which the cluster grows not by unit cells, but by oxygen octahedra, we have carried out a comparative analysis of the features of the incorporation of impurity ions of yttrium and boron with the same charge +3 into the crystal. It is shown that due to the different ionic radii the incorporation proceeds by to two mechanisms. If for yttrium the usual mechanism operates, when the impurity ion is localized inside the oxygen octahedron. The ion of boron, i.e. a nonmetallic element, is incorporated into the tetrahedral voids of the structure, namely, into the oxygen planes forming the octahedron. In this case, the influence of these impurity ions on one of the most important characteristics of lithium niobate turns out to be diametrically opposite: yttrium enhances the photorefractive effect, boron decreases it, which must be taken into account in the direction of targeted use of lithium niobate crystals.