Квазиупругое и низкочастотное комбинационное рассеяние света в кристаллах ниобата лития с дефектами стехиометрии

Исследованы спектры квазиупругого рассеяния света при температуре 296 K в образцах ниобата лития различной степени несовершенства, определяемой по акустической добротности. Проведен количественный анализ спектров в диапазоне значений частоты 0...70 см^-1 для образцов с различным значением добротности в модели, учитывающей связь низкочастотной оптической моды A1(TO)-типа симметрии с акустической плотностью состояний, проявляющейся в спектре в результате нарушения правил отбора по волновому вектору в кристалле с дефектами стехиометрии. Результаты, полученные при сопоставлении модельных расчетов, с экспериментальными данными, позволяют сделать вывод о существенном вкладе дефектов стехиометрии в интенсивность квазиупругого рассеяния света конгруэнтными кристаллами ниобата лития

Литература

[1] Wong K.K. Properties of lithium niobate. INSPEC, 2002.

[2] Günter P., Huignard J.-P. (eds). Photorefractive materials and their applications 1. Springer Series in Optical Sciences, vol. 113. New York, NY, Springer, 2006. DOI: 10.1007/b106782

[3] Volk T., Wohlecke M. Lithium niobate. Defects, photorefraction, and ferroelectric switching. Springer Series in Materials Science, vol. 115. Berlin, Heidelberg, Springer, 2009. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-70766-0

[4] Сидоров Н.В., Волк Т.Р., Маврин Б.Н. и др. Ниобат лития: дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны. М., Наука, 2003.

[5] Владимирцев Ю.В., Голенищев-Кутузов В.А. Индуцированное светом изменение скорости ультразвуковых волн в ниобате лития. ФТТ, 1980, т. 22, № 1, с. 217–218.

[6] Golenishchev-Kutuzov V.A., Glebova N.N., Migachev S.A., et al. Contribution of paramagnetic ions to acoustic and optical properties of ferroelectrics. Ferroelectrics, 1985, vol. 64, no. 1, pp. 209–214. DOI: 10.1080/00150198508018722

[7] Li-jie, Dransfeld K. The effect of laser illumination on the propagation of ultrasonic waves in single crystalline lithium niobate. Condensed Matter., 1987, vol. 68, iss. 2, pp. 169–174. DOI: 10.1007/BF01304222

[8] Akhmedzhanov F., Juraev F. Attenuation of acoustic waves in lithium niobate crystals with impurities. Attenuation of acoustic waves in lithium niobatecrystals with impurities. Proc. Acoustics 2012 Nantes Conf., 2012. Art. hal-00811325.

[9] Кузьминов Ю.С. Электрооптический и нелинейно-оптический кристалл ниобата лития. М., Наука, 1987.

[10] Сидоров Н.В., Теплякова Н.А., Яничев А.А. и др. Особенности структуры и оптические свойства кристаллов LiNbO3:ZnO (3.43–5.84 мол. %). Неорганические материалы, 2017, т. 53, № 5, с. 1–7.

[11] Гилсон Т., Хендра П. Лазерная спектроскопия КР в химии. М., Мир, 1973.

[12] Chaplot S.L., Rao R.K. Lattice dynamics of LiNbO3 and KNbO3. J. Phys. C: Solid State Phys., 1980, vol. 13, no. 5, pp. 747–756. DOI: 10.1088/0022-3719/13/5/007

[13] Parlinski K., Li Z.Q., Kawazoe Y. Ab initio calculations of phonons in LiNbO3. Phys. Rev. B, 2000, vol. 61, iss. 1, pp. 272–278. DOI: 10.1103/PhysRevB.61.272

[14] Caciuc V., Postnikov A.V., Borstel G. Ab initio structure and zone-center phonons in LiNbO3. Phys. Rev. B, 2000, vol. 61, iss. 13, pp. 8806–8813. DOI: 10.1103/PhysRevB.61.8806

[15] Суровцев Н.В., Малиновский В.К., Пугачев А.М. и др. Природа низкочастотного комбинационного рассеяния света в конгруэнтных кристаллах ниобата лития. ФТТ, 2003, т. 45, № 3, с. 505–512.

[16] Сидоров Н.В., Крук А.А., Яничев А.А. и др. Температурные исследования спектров комбинационного рассеяния света стехиометрического и конгруэнтного кристаллов ниобата лития. Оптика и спектроскопия, 2014, т. 117, № 4, с. 577–589. DOI: 10.7868/S0030403414100201

[17] Okamoto Y., Wang Pin-chu, Scott J.F. Analysis of quasielastic light scattering in LiNbO3 near TC. Phys. Rev. B, 1985, vol. 32, iss. 10, pp. 6787–6792. DOI: 10.1103/PhysRevB.32.6787

[18] Аникьев А.А., Горелик В.С., Умаров Б.С. Комбинационное рассеяние света на акустических бифононах в ниобате лития. Препринт ФИАН СССР, 1984, № 154.

[19] Аникьев А.А. Плотность одно- и двухчастичных состояний в кристаллах ниобата лития. Инженерный журнал. Наука и инновации, 2013, № 7 (19). DOI: 10.18698/2308-6033-2013-7-837

[20] Chowdhury N.R., Peckham J.E., Saunderson D.H. A neutron inelastic scattering study of LiNbO3. J. Phys. C: Solid State Phys., 1978, vol. 11, no. 8, pp. 1671–1684. DOI: 10.1088/0022-3719/11/8/029

[21] Сидоров Н.В., Яничев А.А., Палатников М.Н. и др. Эффекты упорядочения структурных единиц катионной подрешетки кристаллов LiNbO3:Zn и их проявление в спектре комбинационного рассеяния света. Оптика и спектроскопия, 2014, т. 116, № 2, с. 306–315.

[22] Сидоров Н.В., Палатников М.Н. Спектры комбинационного рассеяния света сильно легированных магнием и цинком кристаллов ниобата лития. Оптика и спектроскопия, 2016, т. 121, № 6, с. 907–915.

[23] Кривоглаз М.А. Теория рассеяния рентгеновских лучей и тепловых нейтронов в неидеальных кристаллах. М., Наука, 1967.

[24] Jackle J. Low frequency Raman scattering in glasses. In: Phillips W.A. (eds). Amorphous solids: low-temperature properties. Topics in Current Physics, vol. 24, pp. 135−160. Berlin, Heidelberg, Springer, 1981. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-81534-8_8

[25] Feder J. Local properties at phase transition. North-Holland, 1976.

[26] Bruce A.D., Cowley R.A. Structural phase transitions III. Critical dynamics and quasi-elastic scattering. Adv. Phys., 1980, vol. 29, no. 1, pp. 219–321. DOI: 10.1088/0022-3719/16/21/012