mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2021-1-34-39mateltech-435Research ArticleМатериаловедение и технология. ДиэлектрикиMATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY. DIELECTRICSОсобенности высокотемпературной монодоменизации конгруэнтных сегнетоэлектрических кристаллов твердого раствора LiNb0,5Ta0,5O3Properties of high-temperature poling ferroelectric crystals congruent solid solution LiNb0.5Ta0.5O3МололкинА. А.MololkinA. A.

ул. Академика Осипьяна, д. 6, Черноголовка, Московская область, 142432;ул. Буженинова, д. 16, Москва, 105023

Мололкин Анатолий Анатольевич — заместитель начальника производства AO «Фомос-Материалы»

16 Buzheninova Str., Moscow 107023

6 Academician Ossipyan Str., Chernogolovka, Moscow Region, 142432

Anatolii A. Mololkin: Deputy Head of Production JSC Fomos-Materials

anatoli.mololkin.sooth@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9955-5222РощупкинД. В.RoshchupkinD. V.

ул. Академика Осипьяна, д. 6, Черноголовка, Московская область, 142432

Рощупкин Дмитрий Валентинович — доктор физ.-мат. наук, директор ИПТМ РАН

6 Academician Ossipyan Str., Chernogolovka, Moscow Region, 142432

Dmitry V. Roshchupkin: Dr. Sci. (Phys.-Math.), Director of IPTM RAS

rochtch@iptm.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5038-3554ЕмелинЕ. В.EmelinE. E.

ул. Академика Осипьяна, д. 6, Черноголовка, Московская область, 142432

Емелин Евгений Валерьевич — канд. физ.-мат. наук, научный сотрудник

6 Academician Ossipyan Str., Chernogolovka, Moscow Region, 142432

Eugenii V. Emelin: Researcher

Emelin@iptm.ruФахртдиновР. Р.FahrtdinovR. R.

ул. Академика Осипьяна, д. 6, Черноголовка, Московская область, 142432

Фахртдинов Рашид Рашидович — канд. физ.-мат. наук, научный сотрудник

6 Academician Ossipyan Str., Chernogolovka, Moscow Region, 142432

Rashid R. Fahrtdinov: Researcher 

fakhrtd@gmail.comИнститут проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук; AO «Фомос-Материалы»РоссияInstitute of Microelectronics Technology and High-Purity Materials of the Russian Academy of Sciences; JSC Fomos-MaterialsRussian FederationИнститут проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наукРоссияInstitute of Microelectronics Technology and High-Purity Materials of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2021210420212413439Copyright © Мололкин А.А., Рощупкин Д.В., Емелин Е.В., Фахртдинов Р.Р., 20212021Мололкин А.А., Рощупкин Д.В., Емелин Е.В., Фахртдинов Р.Р.Mololkin A.A., Roshchupkin D.V., Emelin E.E., Fahrtdinov R.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/435

Ниобат и танталат лития относятся к важнейшим и наиболее широко применяемым материалам в акустооптике и акустоэлектронике. Эти материалы обладают большими значениями пьезоэлектрических констант, что позволяет использовать их в качестве актюаторов. Однако их использование ограничено термической неустойчивостью кристалла ниобата лития и низкой температурой Кюри TC кристалла танталата лития. Преодолеть эти недостатки, характерные для отдельных соединений, можно путем получения кристаллов LiNb1-xTaxO3. Методом Чохральского выращены кристаллы LiNb0,5Ta0,5O3 хорошего качества. Проведены сравнительные исследования особенностей высокотемпературной монодоменизации кристаллов LiNb0,5Ta0,5O3. Продемонстрированы основные отличия в технологических режимах при монодоменизации конгруэнтных кристаллов LiNb0,5Ta0,5O3 от конгруэнтных кристаллов LiNbO3. Представлены параметры высокотемпературной электродиффузионной обработки кристаллов LiNb0,5Ta0,5O3, позволяющие получать монодоменные кристаллы для дальнейшего изучения их физических свойств.

Lithium niobate and lithium tantalate are among the most important and most widely used materials in acousto-optics and acoustoelectronics. These materials have high values of piezoelectric constants, which makes it possible to use these materials as actuators; however, their use is limited by the thermal instability of a lithium niobate crystal and the low Curie temperature (TC) of a lithium tantalate crystal. LiNb(1-x)TaxO3 crystals have to overcome the aforementioned limitations of individual compounds.

Crystals LiNb0.5Ta0.5O3 were grown by the Czochralski method, of good quality. Comparative studies of the features of high-temperature single domainization of LiNb0.5Ta0.5O3 crystals have been carried out. The main differences in the technological regimes for single-domainization of congruent LiNb0.5Ta0.5O3 crystals from congruent LiNbO3 crystals are demonstrated. The parameters of high-temperature electrodiffusion processing LiNb0.5Ta0.5O3 crystals are presented, which make it possible to obtain single-domain crystals for further study of their physical properties.

ниобат литиятанталат литиясегнетоэлектрические кристаллывысокотемпературная монодоменнизациявыращивание кристалловактюаторыlithium niobatelithium tantalateferroelectric crystalshigh-temperature single-domainizationcrystal growthactuatorsФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наукInstitute of Microelectroniccs Technology and High Purity Materials Russian Academy of SciencesReferencesКайно Г. Акустические волны. M.: Мир, 1990. 652 с.Kaino G. Akusticheskie volny [Acoustic waves]. Moscow: Mir, 1990. 652 p. (In Russ.)Ярив А., Юх П. Оптические волны в кристаллах. M.: Мир, 1987. 616 с.Yariv A, P. Yuh. Opticheskie volny v kristallah [Optical waves in crystals]. Moscow: Mir, 1987. 616 p. (In Russ.)Campbell C. Surface acoustic wave devices and their signal processing applications. Academic Press, 1989. 470 p. DOI: 10.1016/B978-0-12-157345-4.X5001-2Campbell C. Surface acoustic wave devices and their signal processing applications. Academic Press, 1989. 470 p. DOI: 10.1016/B978-0-12-157345-4.X5001-2Nakamura K., Nakamura T., Yamada K. Torsional actuators using LiNbO3 plates with an inversion layer // Jpn. J. Appl. Phys. 1993. V. 32, N 5B. P. 2415—2417. DOI: 10.1143/JJAP.32.2415Nakamura K., Nakamura T., Yamada K. Torsional actuators using LiNbO3 plates with an inversion layer. Jpn. J. Appl. Phys., 1993, vol. 32, no. 5B, pp. 2415—2417. DOI: 10.1143/JJAP.32.2415Nakamura K., Shimizu H. Hysteresis-free piezoelectric actuators using LiNbO3 plates with a ferroelectric inversion layer // Ferroelectrics. 1989. V. 93, N 1. P. 211—216. DOI: 10.1080/00150198908017348Nakamura K., Shimizu H. Hysteresis-free piezoelectric actuators using LiNbO3 plates with a ferroelectric inversion layer. Ferroelectrics, 1989, vol. 93, no. 1, pp. 211—216. DOI: 10.1080/00150198908017348Ueda M., Sawada H., Tanaka A., Wakatsuki N. Piezoelectric actuator using a LiNbO3 bimorph for an optical switch // IEEE Symposium on Ultrasonics. 1990. P. 1183—1186. DOI: 10.1109/ULTSYM.1990.171548Ueda M., Sawada H., Tanaka A., Wakatsuki N. Piezoelectric actuator using a LiNbO3 bimorph for an optical switch. IEEE Symposium on Ultrasonics, 1990, pp. 1183—1186. DOI: 10.1109/ULTSYM.1990.171548Fukuda T., Hirano H. Solid-solution LiTaxNb1-xO3 single crystal growth by Czochralski and edge-defined film-fed growth technique // J. Crystal Growth. 1976. V. 35, N 2. P. 127—132. DOI: 10.1016/0022-0248(76)90159-7Fukuda T., Hirano H. Solid-solution LiTaxNb1-xO3 single crystal growth by Czochralski and edge-defined film-fed growth technique. J. Crystal Growth, 1976, vol. 35, no. 2, pp. 127—132. DOI: 10.1016/0022-0248(76)90159-7Shimura F., Fujino Y. Crystal growth and fundamental properties of LiNb1-yTayO3 // J. Crystal Growth. 1977. V. 38, N 3. P. 293—302. DOI: 10.1016/0022-0248(77)90349-9Shimura F., Fujino Y. Crystal growth and fundamental properties of LiNb1-yTayO3. J. Crystal Growth, 1977, vol. 38, no. 3, pp. 293—302. DOI: 10.1016/0022-0248(77)90349-9Bartasyte A., Glazer A. M., Wondre F., Prabhakaran D., Thomas P. A., Huband S., Keeble D. S., Margueron S. Growth of LiNb1-xTaxO3 solid solution crystals // Materials Chemistry and Physics. 2012. V. 134. P. 728—735. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2012.03.060Bartasyte A., Glazer A. M., Wondre F., Prabhakaran D., Thomas P. A., Huband S., Keeble D. S., Margueron S. Growth of LiNb1-xTaxO3 solid solution crystals. Materials Chemistry and Physics, 2012, vol. 134, pp. 728—735. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2012.03.060Roshchupkin D., Emelin E., Plotitcyna O., Fahrtdinov R., Irzhak D., Karandashev V., Orlova T., Targonskaya N., Sakharov S., Mololkin A., Redkin B., Fritze H., Suhak Y., Kovalev D., Vadilonga S., Ortega L., Leitenberger W. Single crystals of ferroelectric lithium niobate–tantalate LiNb(1-x)TaxO3 solid solutions for high-temperature sensor and actuator applications // Acta Cryst. 2020. V. B76. P. 1071—1076. DOI: 10.1107/S2052520620014390Roshchupkin D., Emelin E., Plotitcyna O., Fahrtdinov R., Irzhak D., Karandashev V., Orlova T., Targonskaya N., Sakharov S., Mololkin A., Redkin B., Fritze H., Suhak Y., Kovalev D., Vadilonga S., Ortega L., Leitenberger W. Single crystals of ferroelectric lithium niobate–tantalate LiNb(1-x)TaxO3 solid solutions for high-temperature sensor and actuator applications. Acta Cryst., 2020, vol. B76, pp. 1071—1076. DOI: 10.1107/S2052520620014390Кузьминов Ю. С. Ниобат и танталат лития: материалы для нелинейной оптики. М.: Наука, 1975. 52 c.Kuz'minov Yu. S. Niobat i tantalat litiya: materialy dlya nelineinoi optiki [Lithium niobate and tantalate: materials for nonlinear optics]. Moscow: Nauka, 1975. 52 p. (In Russ.)Кузьминов Ю. С. Электрооптический и нелинейно оптический кристалл ниобата лития. М.: Наука, 1987. 262 с.Kuz'minov Yu. S. Elektroopticheskiy i nelineyno opticheskiy kristall niobata litiya [Electro-optical and nonlinear optical crystal of lithium niobate]. Moscow: Nauka, 1987. 262 p. (In Russ.)Блистанов А. А. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики. М.: МИСиС, 2000. 197 с.Blistanov A. A. Kristally kvantovoy i nelineynoy optiki [Crystals of quantum and nonlinear optics]. Moscow: MISiS, 2000. 197 p. (In Russ.)Grabmaier B. C., Otto F. Growth and investigation of MgO-doped LiNbO3 // J. Crystal Growth. 1986. V. 79, N 1–3, Pt 2. P. 682—688. DOI: 10.1016/0022-0248(86)90537-3Grabmaier B. C., Otto F. Growth and investigation of MgO-doped LiNbO3. J. Crystal Growth, 1986, vol. 79, no. 1–3, pt 2, pp. 682—688. DOI: 10.1016/0022-0248(86)90537-3Палатников М. Н., Сидоров Н. В., Макарова О. В., Бирюкова И. В. Особенности послеростовой термической и электротермической обработки номинально чистых и сильно легированных кристаллов ниобата лития // Известия РАН. Серия физическая. 2018. Т. 82, № 3. С. 360—363. DOI: 10.7868/S0367676518030213Palatnikov M. N., Sidorov N. V., Makarova O. V., Birjukova I. V. Features of the postgrowth thermal and electrothermal treatment of nominally pure and heavily doped lithium-niobate crystals. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 2018, vol. 82, no, 3, pp. 314—316. DOI: 10.3103/S1062873818030176

The authors declare that there are no conflicts of interest present.