CC BY
25
Сведения об авторах
Стеблевская Надежда Ивановна
доктор химических наук, ФГБУН Институт химии Дальневосточного отделения РАН, г. Владивосток, Россия steblevskaya@ich. dvo. га Белобелецкая Маргарита Витальевна
кандидат химических наук, ФГБУН Институт химии Дальневосточного отделения РАН, г. Владивосток, Россия
rita@ich.dvo.ru
Медков Михаил Азарьевич
доктор химических наук, ФГБУН Институт химии Дальневосточного отделения РАН, г. Владивосток, Россия medkov@ich.dvo.ru
Steblevskaya Nadezhda Ivanovna
Dr. Sc. (Chemistry), Institute of Chemistry of the Far-Eastern Branch of the RAS, Vladivostok, Russia
steblevskaya@ich.dvo.ru
Belobeletskaya Margarita Vitalevna
PhD (Chemistry), Institute of Chemistry of the Far-Eastern Branch of the RAS, Vladivostok, Russia
rita@ich.dvo.ru
Medkov Mikhail Azarievich
Dr. Sc. (Chemistry), Institute of Chemistry of the Far-Eastern Branch of the RAS, Vladivostok, Russia medkov@ich. dvo. ru
DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.743-748 УДК 537.622.4
ОСОБЕННОСТИ МИКРОСТРУКТУРЫ И МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ BixLai-xMnOs ПРИ СЛАБОМ ЛЕГИРОВАНИИ ВИСМУТОМ (x = 0,025-0,1)
Т. Н. Тарасенко1, А. И. Линник1, В. И. Вальков1, В. В. Бурховецкий1, З. Ф. Кравченко1, В. И. Каменев1, А. С. Мазур2
1Государственное учреждение «Донецкий физико-технический институт им. А. А. Галкина», г. Донецк, ДНР
2 Санкт-Петербургский государственный университет, г. Санкт-Петербург, Россия Аннотация
Нанопорошки BixLa1-xMnO3 (0 < х < 0,1) синтезированы золь-гель методом. Из них получены однофазные объемные образцы со структурой ромбоэдрически искаженного перовскита. Причина значительного роста размера зерна с ростом х — объемная ионная диффузия Bi3+. Из измерений температурных зависимостей мнимой части динамической магнитной восприимчивости %"(Т) следует, что легированный висмутом LaMnO3 выше 130 К является слабонеоднородным ферромагнетиком (ФМ), содержащим несколько ФМ фаз. Ниже 130 К наблюдается переход в состояние спинового стекла с температурой замерзания магнитных моментов ФМ- ластеров = 115 K. Ключевые слова:
нанопорошки, объемная ионная диффузия, ионы Bi3+, микроструктура, магнитные неоднородности, мнимая часть динамической магнитной восприимчивости, спиновое стекло.
FEATURES OF MICROSTRUCTURE AND MAGNETIC PROPERTIES OF BixLai-xMnOs SOLID SOLUTIONS WITH WEAK BISMUTH ALLOYING (x = 0,025-0,1)
T. N. Tarasenko1, A. I. Linnik1, V. I. Valkov1, V. V. Burkhovetskii1,
Z. F. Kravchenko1, V. I. Kamenev1, A. S. Mazur2
1 Public Institution "Donetsk Institute for Physics and Engineering named after A. A. Galkin", Donetsk, DPR
2 Saint Petersburg State University, Saint Petersburg, Russia
Abstract
The nanopowders BixLa1-xMnO3 (0 < x < 0,1) was synthesized by the sol-gel method. Single-phase bulk samples with the structure of a rhombohedral distorted perovskite were obtained from them. The reason for the considerable increase of grain size with increasing x is the volume ionic diffusion of Bi3+. The measurements of the temperature dependences of the imaginary part of the dynamic magnetic susceptibility %"(T shows that LaMnO3 doped by bismuth is a weakly inhomogeneous ferromagnetic
(FM) containing several FM phases above 130 K. Below 130 K, a transition to the spin glass state is observed. The freezing point of the magnetic moments of FM clusters is = 115 K. Keywords:
nanopowders, volume ionic diffusion, ions of Bi3+, microstructure, magnetic inhomogeneities, imaginary part of dynamical magnetic susceptibility, spin glass.
Как показали исследования, проведенные в последние годы, большое значение в формировании свойств манганитов имеют неоднородности, проявляющиеся в наличии магнитных поляронов, ферромагнитных (ФМ) капель в антиферромагнитной (АФМ) матрице при слабом легировании и т. д. [1-3]. Сосуществование ферромагнитных (ФМ) и антиферромагнитных АФМ фаз характерно для редкоземельных манганитов. Согласно модели Нагаева [2], фазовое расслоение обусловлено тем, что при наличии свободных носителей заряда ФМ упорядочение магнитных моментов более предпочтительно по сравнению с АФМ упорядочением. Причиной формирования кластеров является образование пар ионов Mn4+ и Mn3+, взаимодействующих посредством ФМ «двойного обмена». Пока концентрация кластеров невелика, они не взаимодействуют между собой. Поэтому обменные магнитные взаимодействия возможны только внутри кластеров. АФМ упорядочение в матрице формируется благодаря обмену Mn3+ — Mn3+, более слабому по сравнению с ферромагнитным обменом Mn4+ — Mn3+ в кластерах.
Несмотря на повышенный интерес к твердым растворам на основе мультиферроика BiMnO3 и антиферромагнетика LaMnO3, очень мало работ, посвященных слаболегированным соединениям. Особенно это касается изучения влияния легирования манганита лантана легкоплавкой добавкой Bi2O3. При примесном (химическом) разделении фаз вследствие неоднородного распределения примеси по кристаллу примесные атомы взаимодействуют между собой, и в то же время они имеют тенденцию к тому, чтобы собраться в областях с измененным магнитным упорядочением [4]. Кулоновские силы при этом не возникают, однако и в этом случае энергетически более выгодно перемешивание фаз, но только с образованием гораздо более крупных их областей, чем при электронном разделении фаз: перемешивание понижает упругую энергию системы.
Целью работы является установление закономерностей трансформации микроструктуры и магнитного состояния LaMnO3 при его слабом легировании ионами Bi3+, а также изучение возникающих при этом магнитных неоднородностей методом измерения температурных зависимостей мнимой части динамической магнитной восприимчивости.
Синтез образцов
При слабом легировании требуется достижение достаточной однородности распределения легирующей добавки по объему образца. Золь-гель методом можно получать материалы в виде наноразмерных порошков. Исходными веществами для получения серии составов BixLa1-xMnO3 (x = 0,0, 0,025, 0,05, 0,075 и 0,1) служили окислы металлов La2O3, Bi2O3, и Mn3O4 марки «ОСЧ», взятые в стехиометрическом соотношении. С использованием смеси уксусной кислоты и перекиси водорода для растворения La2O3, и Mn3O4, азотной кислоты — для Bi2O3 получался коллоидный раствор (золь). В качестве гелеобразующего агента использовался раствор мочевины. При дальнейшем нагревании происходила полимеризация и образование геля, что обеспечивало высокую гомогенность исходных компонентов [5].
В результате были получены наноразмерные порошки BixLa1-xMnO3 (< 40 нм), которые, согласно рентгеноструктурным исследованиям, являлись однофазными и имели псевдокубическую структуру. Полученные порошки были спрессованы в брусочки размером 5 х 5 х 15 мм (при давлении в пресс-форме Р = 0,2 GPa) и спекались при температуре 1100 °С в течение 30 ч. После такой обработки кристаллическая структура полученных поликристаллических образцов всех составов была идентифицирована как имеющая ромбоэдрический тип искажения кристаллической решетки (пространственная группа R3c [5]).
Микроструктурные исследования, выполненные с использованием сканирующего электронного микроскопа "JSM-6490LV" (JEOL, Япония), выявили значительный рост (более чем в 20 раз) размера зерна с увеличением степени легирования висмутом. В таблице представлены результаты исследования морфологии поверхности излома образцов BixLa1-xMnO3 (0,0 < х < 0,1), полученных с применением первоначального золь-гель синтеза [5].
Эксперимент
Для таких магнитно-неоднородных систем, как манганиты, прямой метод измерения магнитной восприимчивости недостаточно чувствителен для выявления всех возможных ФМ фаз. В изучении магнитных свойств манганитов особое место занимает метод измерения мнимой части динамической магнитной восприимчивости как способ диагностики отклика спиновой подсистемы на внешние воздействия при разных частотах приложенного внешнего магнитного поля [6, 7].
Измерения х"(Т) проводились модуляционным методом в температурном интервале 77 К < Т < 300 К на индуктивно-частотной установке (рабочая частота ~ 5 МГц) в диапазоне частот модуляции 133-1273 Гц. Амплитуда модулирующего поля Hmod составляла 10 Э. Образцы помещались в выносную катушку индуктивности, которая фиксировалась в температурной ячейке. Воздействие внешнего переменного магнитного поля приводит к изменению магнитного состояния образца. Это служит модулирующим сигналом для
измерительного устройства. Амплитуда модуляции пропорциональна мнимой части магнитной восприимчивости исследуемого вещества (А ~ %"), поэтому ход зависимости А = ДТ) эквивалентен ходу температурной зависимости восприимчивости %"(Т).
В таблице приведены температурные зависимости мнимой части магнитной восприимчивости %"(Т) образцов системы BixLal-xMnOз (х = 0,0, 0,025, 0,05, 0,075, 0,1), синтезированных золь-гель методом, при трех частотах модуляции: 192, 333 и 970 Гц.
Результаты исследования микроструктуры и магнитных свойств образцов В^а1-хМп03 (0,0 < х < 0,1),
синтезированных золь-гель методом [5]
X 10000
X 10000
X 10000
X 5000
X 5000
чз
0,5 мкм
1,5 мкм
5 мкм
10 мкм
12 мкм
ц
Г 2
о\
ц Г
ц
Г 0
г-о\
Примечание. Морфология поверхности излома образцов; средний размер зерна йср; температурные зависимости мнимой части магнитной восприимчивости %"(Т) образцов при трех частотах модуляции (амплитуда модулирующего поля 10 Э).
Обсуждение результатов и выводы
Эволюцию микроструктуры образцов, синтезированных при одинаковой температуре, с ростом степени легирования висмутом можно объяснить следующим образом. Рост гранул при спекании нанопорошков обусловлен главным образом объемной ионной диффузией ионов ВР+. Спекание в одинаковых условиях приводит к тому, что составы с большим содержанием висмута имеют более низкую температуру рекристаллизации (в том числе и благодаря более низкой температуре плавления), а диффузионный процесс и процесс укрупнения гранул в них являются термически активированными.
При одинаковой валентности висмута и лантана (+3) и близости величин их ионных радиусов (г(Ы3+) = 1,24 А и г(Ьа3+) = 1,22 А) строение их внешних электронных оболочек существенно различаются. В отличие от иона La3+, ион ВР+ имеет на внешней электронной оболочке стереохимически активную изолированную пару 6^2-электронов, вследствие чего при замещении лантана висмутом может происходить смещение А-катионов вдоль направления <111> кубической ячейки [8]. Эти смещения приводят к дополнительным искажениям кристаллической решетки LaMnO3, характерным для Б1Мп03, а величина коэффициента диффузии, как показано в [9], для тел с искаженной кристаллической решеткой в 102-103 раз больше величины этого коэффициента для тел с идеальной кристаллической решеткой. Смещение ионов ВР+ вдоль диагонали <111> кубической перовскитной ячейки [8] неизбежно должно приводить к смещениям ближайших анионов — ионов кислорода. Возникающие при этом напряжения компенсируются волной последующих смещений ионов, захватывающей несколько координационных сфер.
Возникновение статических смещений, захватывающих несколько координационных сфер и носящих статистический характер, неизбежно должно приводить к разрушению кооперативного Ян-Теллеровского (ЯТ) упорядочения исходных структурных искажений в LaMnOз. Таким образом, легирование ионами ВР+ следует рассматривать как введение дополнительных дефектов в структуру LaMnO3. Подобная картина наблюдалась в [10] при введении в структуру стехиометрического LaMnO3 антиузельных дефектов, созданных путем облучения быстрыми нейтронами. При этом не изменяется валентное состояние манганита лантана и отсутствует нестехиометрия по кислороду, что обычно приводит к возникновению ФМ двойного обмена между разновалентными ионами марганца Мп3+-^Мп4+. В этом случае происходит разрушение кооперативного ЯТ взаимодействия, которое приводило к взаимному АФМ расположению ФМ плоскостей ионов Мп3+. Как следствие этого разрушения возникает межплоскостное ФМ обменное взаимодействие Мп-О-Мп с углом связи, близким к 90 конкурирующее с внутриплоскостным сверхобменом.
В магнитных кристаллах неоднородность в распределении примеси должна приводить к неоднородности магнитных свойств [4]. Зависимости %"(Т) для «чистого» LaMnO3 имеют по два узких максимума, соответствующих двум четко выделенным ФМ фазам с температурами Кюри Тс ~ 113 и ~ 127 К [5]. Зависимости Х"(Т) для разных частот модулирующего магнитного поля свидетельствуют об отсутствии признаков спинового стекла в LaMnOз, как и в работе [6].
Для образцов, содержащих добавки ВР+, вид зависимостей кардинально меняется. ФМ упорядочение образцов всех висмутсодержащих составов происходит при более высоких температурах, чем у LaMnO3. Кроме максимумов при Т < 130 К, на зависимостях %"(Т) Б1хЬа1-хМпО3 имеются высокотемпературные максимумы, расположенные в диапазоне температур 150 К < Т < 170 К. При этом температурный диапазон этих максимумов практически не зависит от концентрации Вг
При температурах ниже 130 К для всех составов ВЪ:Ьа1-;,:МпО3 (х = 0,025, 0,05, 0,075 и 0,1) наблюдаются максимумы х"(Т), положение которых совпадает с теми, которые наблюдались в «чистом» LaMnO3 (табл.). Амплитуда этих максимумов уменьшается не только с увеличением содержания Bi в составе манганита, но и с увеличением частоты модулирующего поля. Это явление наблюдается и обычно характерно для состояния спинового стекла с температурой замерзания магнитных моментов ФМ кластеров Тf и 115 К (температура соответствующих максимумов %"). Этот вывод следует как из общих представлений о спиновом стекле, так и из многих экспериментальных работ, где было показано, что с понижением температуры переход в спиновое стекло возможен не только из парамагнитного состояния, но и из магнитоупорядоченного, ФМ или АФМ состояния [11]. Полагая, что максимумы %"(Т), соответствующие температуре замерзания спинового стекла Т, определяются магнитным моментом ФМ кластеров, можно предположить, что снижение амплитуды пиков %" в диапазоне температур ниже 130 К обусловлено уменьшением магнитного момента с увеличением х в ВьЬа1-хМпО3.
Наличие нескольких максимумов на зависимостях %"(Т) при 150 К < Т< 170 К, вероятнее всего, связано с тем, что в структуре В1Мп03 имеются три неэквивалентные позиции ионов марганца и шесть возможных сверхобменных Мп-О-Мп-связей, четыре из которых являются ФМ [8]. Поэтому в образцах возникают ФМ кластеры с разными температурами Кюри Тс и разными направлениями магнитных моментов (3^-орбитальное упорядочение Б1МпО3).
Заключение
Ион висмута Б13+ отличается от иона La3+ в основном тем, что на внешней электронной оболочке у него имеется стереохимически активная пара 6^2-электронов. При высокотемпературном спекании это дает иону висмута дополнительную степень свободы, вследствие чего при замещении лантана висмутом может происходить смещение А -катионов вдоль направления <111> кубической ячейки [8]. Это, в свою очередь, приводит к смещениям ближайших анионов — ионов кислорода. Эти смещения приводят к дополнительным искажениям кристаллической решетки ЬаМпО3, характерным для Б1МпО3. Для тел с искаженной кристаллической значительно возрастает величина коэффициента диффузии. Таким образом, значительный рост размера зерна с увеличением степени легирования висмутом в образцах, синтезированных золь-гель методом, являются следствием объемной диффузии ионов Б13+.
При смещениях иона Б13+ возникают локальные искажения кислородных октаэдров, характерные для Б1МпО3, изменяются не только расстояния Мп-О, но и углы связи Мп-О-Мп. Это неизбежно должно приводить к разрушению кооперативного ЯТ упорядочения исходных структурных искажений в LaMпO3, ответственного за взаимное АФМ расположение ФМ плоскостей ионов Мп3+. Как следствие этого разрушения возникает межплоскостное ФМ обменное взаимодействие Мп-О-Мп с углом связи, близким к 90 °, конкурирующее с внутриплоскостным сверхобменом.
Для диагностики магнитных неоднородностей в слаболегированном висмутом манганите лантана применен метод воздействия внешним переменным магнитным полем на его спиновую подсистему — метод измерений мнимой части динамической магнитной восприимчивости %"(Т) при разных частотах модулирующего поля.
Температурные зависимости %"(Т) «чистого» LaMnO3 имеют два узких максимума, соответствующих двум четко выделенным ФМ фазам с температурами Кюри Тс ~ 113 и ~ 127 К. Зависимости %"(Т) для разных частот модулирующего магнитного поля свидетельствуют об отсутствии признаков спинового стекла в LaMnO3. Для образцов, содержащих добавки ВР+, вид зависимостей кардинально меняется. ФМ упорядочение образцов всех висмутсодержащих составов происходит при более высоких температурах, чем у LaMnO3. Выше 130 К
висмутсодержащий манганит лантана BixLa1-xMnO3 (0,025 < х < 0,1) является слабонеоднородным ферромагнетиком, содержащим несколько ФМ фаз с температурами Кюри в интервале от 150 до 170 К. Однако ниже 130 К наблюдается переход в состояние спинового стекла с температурой замерзания магнитных моментов ФМ кластеров Tf и 115 K.
Литература
1. Dagotto E. , Hotta T. and Moreo A. Colossal magnetoresistant materials: the key role of phase separation // Physics Reports. 2001. Vol. 344. P. 1-153.
2. Нагаев Э. Л. Манганиты лантана и другие магнитные проводники с гигантским магнитосопротивлением // УФН. 1996. Вып. 166, № 8. С. 833-858.
3. Каган М. Ю., Кугель К. И. Неоднородные зарядовые состояния и фазовое расслоение в манганитах // УФН. 2001. Вып. 171, № 6. 577-596.
4. Нагаев Э. Л. Разделение фаз в высокотемпературных сверхпроводниках и родственных им магнитных материалах // УФН. 1995. Т.165, № 5. С. 529-554.
5. Синтез, микроструктура, сложный характер магнитного состояния слаболегированного висмутом манганита лантана / Т. Н. Тарасенко и др. // Известия РАН. Серия физическая. 2017. Т. 81, № 3. С. 344-348.
6. Особенности магнитных свойств LaxMnO3 + s (0,815 < х < 1,0) / Т. Н. Тарасенко и др. // ФТТ. 2011. Т. 53, вып. 5. С. 899-905.
7. Specific heat and magnetic order in LaMnOs + d / L. Ghivelder et al. // Phys. Rev. B. 1999. Vol. 60, no. 17. P. 1218412190.
8. Orbital ordering as the determinant for ferromagnetism in biferroic BiMnO3 / A. Moreira dos Santos et al. // Phys. Rev. B. 2002. Vol. 66. P. 064425.
9. Рабкин Л. И., Соскин С. А., Эпштейн Б. Ш. Ферриты: Строение, свойства, технология производства // Энергия. Л., 1968. 383 с.
10. Чукалкин Ю. Г., Теплых А. Е. Структура и магнетизм дефектного манганита LaMnO3 // ФТТ. 2006. Т. 48, № 12. C. 2183-2189.
11. Коренблит И. Я., Шендер Е. Ф. Спиновые стекла и неэргодичность // УФН. 1989. Вып. 157, № 2, С. 267-310. Сведения об авторах
Тарасенко Татьяна Николаевна
кандидат физико-математических наук, Государственное учреждение «Донецкий физико-технический институт им. А. А. Галкина», г. Донецк, ДНР t.n.tarasenko@mail.ru Линник Алексей Иванович
кандидат физико-математических наук, Государственное учреждение «Донецкий физико-технический институт им. А. А. Галкина»,
г. Донецк, ДНР
Вальков Виктор Иванович
доктор физико-математических наук, Государственное учреждение «Донецкий физико-технический институт им. А. А. Галкина»,
г. Донецк, ДНР
valkov09@gmail.com
Бурховецкий Валерий Викторович
Государственное учреждение «Донецкий физико-технический институт им. А. А. Галкина», г. Донецк, ДНР val-bur@ukr.net
Кравченко Зинаида Федоровна
Государственное учреждение «Донецкий физико-технический институт им. А. А. Галкина», г. Донецк, ДНР Каменев Виктор Иванович
доктор физико-математических наук, Государственное учреждение «Донецкий физико-технический институт им. А. А. Галкина»,
г. Донецк, ДНР
v.kamenev@mail.ru
Мазур Антон Станиславович
кандидат физико-математических наук, Санкт-Петербургский государственный университет, г. Санкт-Петербург, Россия antonstanislavovich@gmail.com
Tarasenko Tatiana Nikolaevna
PhD (Physics & Mathematics), Public Institution "Donetsk Institute for Physics and Engineering named after A.A. Galkin", Donetsk, DPR t.n.tarasenko@mail.ru Linnik Alexey Ivanovich
PhD (Physics & Mathematics), Public Institution "Donetsk Institute for Physics and Engineering named after A.A. Galkin", Donetsk, DPR
Valkov Viktor Ivanovich
Dr. Sc. (Physics & Mathematics), Public Institution "Donetsk Institute for Physics and Engineering named after A.A. Galkin",
Donetsk, DPR
valkov09@gmail.com
Burkhovetskii Valery Viktorovich
Public Institution "Donetsk Institute for Physics and Engineering named after A.A. Galkin", Donetsk, DPR val-bur@ukr.net
Kravchenko Zinaida Fedorovna
Public Institution "Donetsk Institute for Physics and Engineering named after A.A. Galkin", Donetsk, DPR Kamenev Viktor Ivanovich
Dr. Sc. (Physics & Mathematics), Public Institution "Donetsk Institute for Physics and Engineering named after A.A. Galkin",
Donetsk, DPR
v.kamenev@mail.ru
Mazur Anton Stanislavovich
PhD (Physics & Mathematics), Saint-Petersburg State University, Saint-Petersburg, Russia antonstanislavovich@gmail.com
DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.748-753 УДК 535 : 361 : 456.34 : 882
ФОТОИНДУЦИРОВАННОЕ И КОМБИНАЦИОННОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА В КРИСТАЛЛАХ LiNbOs : Zn, LiNbOs : Mg
H. А. Теплякова, А. А. Габаин, А. А. Яничев, Н. В. Сидоров, М. Н. Палатников
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия
Аннотация
По спектрам КРС исследованы структурные перестройки в серии монокристаллов LiNbO3: Zn (0,04^5,84 мол. %) и LiNbO3 : Mg (5,1 мол. %), возникающие при изменении концентрации легирующей добавки. Оптическая однородность и фоторефрактивные свойства кристаллов исследованы методом фотоиндуцированного рассеяния света. Ключевые слова:
монокристалл, ниобат лития, легирование, фоторефрактивный эффект, комбинационное и фотоиндуцированное рассеяние света.
PHOTOINDUCED AND RAMAN SCATTERING IN LiNbOs : Zn, LiNbOs : Mg CRYSTALS
N. А. Teplyakova, А. А. Gabain, А. А. Yanichev, N. V. Sidorov, M. N. Palatnikov
I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia
Abstract
Due to the Raman spectra structure changes have been searched in a LiNbO3 : Zn (0,04^5,84 mol %) and LiNbO3 : Mg (5,1 mol %) single crystals series with the varying of the dopant concentration. Optical homogeneity and photorefractive properties were researched by photoinduced light scattering. Keywords:
single crystal, lithium niobate, doping, photorefractive effect, Raman scattering, photoinduced light scattering.
В настоящее время актуальны исследования, направленные на оптимизацию структуры и свойств нелинейно-оптического кристалла ниобата лития (LiNbO3), на создание оптически высокосовершенных монокристаллов с предельно низкими эффектом фоторефракции и величиной коэрцитивного поля. Наиболее сильное снижение фоторефракции и коэрцитивного поля в кристалле LiNbO3 происходит скачком при превышении «пороговых» значений концентраций «нефоторефрактивных» легирующих добавок Zn2+, Mg2+, Gd3+ и др. При этом в области концентрационных порогов наблюдаются явно выраженные аномалии структуры и многих физических параметров кристалла. Для кристаллов LiNbO3 : Zn LiNbO3 : Mg характерны два концентрационных порога: при ~ 4,0 (~ 3,0 мол. % ZnO) и ~ 7,0 мол. % ZnO в расплаве; при ~ 3,0 и 5,5 мол. % MgO в расплаве. Однако при содержании Zn2+ и Mg2+ выше второго концентрационного порога кристаллы LiNbO3 : Zn, LiNbO3 : Mg имеют низкое оптическое качество, являются композиционно неоднородными и, как правило, двухфазными. В то же время монокристаллы LiNbO3 с содержанием ZnО, MgO между пороговыми значениями являются композиционно и оптически однородными.
При воздействии лазерного излучения на кристалл LiNbO3 в результате процессов фотовозбуждения (дрейф и диффузия электронов) происходит пространственное разделение заряда и возникает внутреннее электрическое поле, приводящее к фотоиндуцированному изменению показателей преломления.
