The photoluminescence features of lithium niobate crystals doped with zinc in a wide range of concentration

Николай Васильевич Сидоров; Максим Владимирович Смирнов; Михаил Николаевич Палатников; Виталий Борисович Пикулев

Николай Васильевич Сидоров
Максим Владимирович Смирнов Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева КНЦ РАН
Михаил Николаевич Палатников
Виталий Борисович Пикулев

Ключевые слова: lithium niobate single crystal, direct and homogeneous doping, photoluminescence, luminescence centers, defects

Аннотация

Исследованы концентрационные изменения в спектрах фотолюминесценции кристаллов LiNbO₃:Zn(0.004÷6.5 mol. % ZnO). Обнаружено, что с увеличением концентрации цинка от 0.004 до 1.42 mol. % ZnO наблюдается уменьшение интенсивности полос люминесценции, обусловленных дефектами V_Li, Nb_Nb, Nb_Nb-Nb_Li. C приближением состава кристалла ко второму концентрационному порогу (≈7.0 mol. % ZnO) происходит смещение люминесцентного гало на ≈0.41 eV в высокоэнергетическую область спектра и в спектре появляются дополнительные центры свечения с максимумами при 2.66 и 2.26 eV, обусловленные появлением точечных дефектов Zn_Li. Показано, что в кристалле LiNbO₃:Zn(4.69 mol. % ZnO), полученном по технологии гомогенного легирования, существует больше число центров свечения разной природы, чем в конгруэнтном и в легированных цинком кристаллах, полученных по технологии прямого легирования расплава. В кристалле LiNbO₃:Zn(4.52 mol. % ZnO) наблюдается тушение люминесценции основных дефектов (V_Li, Nb_Nb, Zn_Li) за счёт увеличения доли безызлучательных переходов относительно других кристаллов LiNbO₃:Zn в диапазоне концентрации [ZnO]=4.46÷6.50 mol. %.