mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577j.met202503.639mateltech-639Research ArticleФизические свойства и методы исследованияPHYSICAL CHARACTERISTICS AND THEIR STUDYЗависимость токов короткого замыкания от температуры в кристаллах α-LiIO3Temperature dependence of short-circuit currents in α-LiIO3 crystalshttps://orcid.org/0009-0006-1447-3310УмылинВ. Е.UmylinV. E.

Ленинский просп., д. 4, стр. 1, Москва, 119049

Умылин Владислав Евгеньевич — аспирант кафедры материаловедения полупроводников и диэлектриков, инженер научного проекта, лаборатория «Монокристаллы и заготовки на их основе»

4-1 Leninsky Ave., Moscow 119049

Vladislav E. Umylin — Postgraduate Student, Scientific Project Engineer Laboratory “Single Crystals and Stock on their Base”

v.umylin@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4057-9718КозловаН. С.KozlovaN. S.

Ленинский просп., д. 4, стр. 1, Москва, 119049

Козлова Нина Семеновна — канд. физ.-мат. наук, ведущий эксперт, лаборатория «Монокристаллы и заготовки на их основе»

4-1 Leninsky Ave., Moscow 119049

Nina S. Kozlova — Сand. Sci. (Phys.-Math.), Leading Expert, Laboratory “Single Crystals and Stock on their Base”

kozlova_nina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5844-5673ЗабелинаЕ. В.ZabelinaE. V.

Ленинский просп., д. 4, стр. 1, Москва, 119049

Забелина Евгения Викторовна — канд. физ.-мат. наук, зав. лабораторией «Монокристаллы и заготовки на их основе»

4-1 Leninsky Ave., Moscow 119049

Evgenia V. Zabelina — Сand. Sci. (Phys.-Math.), Head of the Laboratory “Single Crystals and Stock on their Base”

zabelina.ev@misis.ruhttps://orcid.org/0009-0003-5466-3125КорчагинА. В.KorchaginA. V.

Ленинский просп., д. 4, стр. 1, Москва, 119049

Корчагин Александр Владимирович – лаборант-исследователь, лаборатория «Монокристаллы и заготовки на их основе»

4-1 Leninsky Ave., Moscow 119049

Alexander V. Korchagin — Laboratory Researcher, Laboratory “Single Crystals and Stock on their Base”

korchagin.av@edu.misis.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3096-2812ПетраковВ. С.PetrakovV. S.

Ленинский просп., д. 4, стр. 1, Москва, 119049

Петраков Валерий Сергеевич – канд. тех. наук, доцент, кафедра материаловедения полупроводников и диэлектриков

4-1 Leninsky Ave., Moscow 119049

Valery S. Petrakov — Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Materials Science of Semiconductors and Dielectrics

petrakov.valery@gmail.comНациональный исследовательский технологический университет «МИСИС»РоссияNational University of Science and Technology “MISIS”Russian Federation2025130420252812533Copyright © Умылин В.Е., Козлова Н.С., Забелина Е.В., Корчагин А.В., Петраков В.С., 20252025Умылин В.Е., Козлова Н.С., Забелина Е.В., Корчагин А.В., Петраков В.С.Umylin V.E., Kozlova N.S., Zabelina E.V., Korchagin A.V., Petrakov V.S.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/639

Исследованы особенности протекания токов короткого замыкания в образцах полярных срезов кристаллов α-LiIO3 гексагональной модификации. В качестве токопроводящих покрытий выбраны индий и серебро с учетом их расположения в ряду электрохимической напряженности металлов. Эти материалы покрытий являются типичными представителями электрохимического ряда напряженности металлов до (индий) и после (серебро) водорода. Измерения проводили на программно-аппаратном комплексе «СКИП» в температурном интервале от Ткомн до 210 °С без приложения внешнего электрического поля. Исследуемые образцы предварительно не подвергали никаким стимулирующим внешним воздействиям: ни температурным, ни электрическим, ни радиационным и т. п. Получены графики зависимостей токов короткого замыкания от температуры с различными материалами токопроводящих покрытий и по различным схемам измерений. Проведено оптическое исследование поверхности токопроводящих покрытий до и после нагрева. Установлено влияние материала токопроводящих покрытий на величину и направление протекания токов короткого замыкания в образцах. В случае с симметричными токопроводящими покрытиями в зависимости от нанесения индия или серебра токи идут в разном направлении. В случае с несимметричными токопроводящими покрытиями в зависимости от стороны нанесения серебра с учетом полярности кристалла, токи имеют разное направление протекания и величину, отличающуюся более чем в 2 раза. Различие графиков температурных зависимостей нагрева и охлаждения, а также структурное изменение поверхности материалов токопроводящих покрытий может свидетельствовать об образовании новых фаз.

The features of short-circuit currents in polar cut samples of α-LiIO3 crystals of the hexagonal modification are investigated. Indium and silver are chosen as conductive coatings taking into account their location in the series of electrochemical tension of metals. These coating materials are typical representatives of the electrochemical series of metal tension before (indium) and after (silver) hydrogen. The measurements were carried out using the SKIP hardware and software complex in the temperature range from Troom to 210 °C without applying an external electric field. The samples under study were not preliminarily exposed to any stimulating external effects: neither temperature, nor electrical, nor radiation, etc. Graphs of short-circuit current dependences on temperature were obtained with different materials of conductive coatings and according to different measurement schemes. An optical study of the surface of conductive coatings was carried out before and after heating. The effect of the material of the conductive coatings on the magnitude and direction of short-circuit current flow in the samples was established. In the case of symmetrical conductive coatings, depending on the application of indium or silver, the currents go in different directions. In the case of asymmetrical conductive coatings, depending on the side of silver application, taking into account the polarity of the crystal, the currents have different directions of flow and a magnitude that differs by more than 2 times. The difference in the temperature dependence graphs of heating and cooling, as well as the structural change in the surface of the materials of conductive coatings, may indicate the formation of new phases.

монокристаллыиодат литияполярный срездеградация поверхностикороткозамкнутый полярный кристаллток короткого замыканиянеравновесное состояниестабильность работыприэлектродные процессыsingle crystalslithium iodatepolar cutsurface degradationshort-circuited polar crystalshort-circuit currentnonequilibrium stateoperational stabilitynear-electrode processesИсследования проводились при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания вузам FSME-2023-0003. Измерения проведены в аккредитованной межкафедральной учебно-испытательной лаборатории полупроводниковых материалов и диэлектриков «Монокристаллы и заготовки на их основе» (ИЛМЗ) НИТУ МИСИС.The studies were carried out with the financial support of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation within the framework of the state assignment to universities FSME-2023-0003. The measurements were carried out in the accredited interdepartmental educational and testing laboratory of semiconductor materials and dielectrics “Single Crystals and Stock on their Base” of NUST MISIS.ReferencesГороховатский Ю.А., Бордовский Г.А. Термоактивационная токовая спектроскопия высокоомных полупроводников и диэлектриков. М.: Наука; 1991. 244 c.Gorokhovatskii Yu.A., Bordovskii G.A. Thermally activated current spectroscopy of high-resistance semiconductors and dielectrics. Moscow: Nauka; 1991. 244 p. (In Russ.)ГОСТ 30501-97. Материалы электроизоляционные твердые. Метод измерения электрического сопротивления и удельного электрического сопротивления при повышенных температурах. Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации; 2001. 7 с.GOST 30501-97. Solid electrical insulating materials. Method of measuring electrical resistance and resistivity at elevated temperatures. Minsk: Mezhgosudarstvennyi sovet po standartizatsii, metrologii i sertifikatsii; 2001. 7 p. (In Russ.)Поплавко Ю.М. Физика диэлектриков. Киев: Вища школа; 1980. 399 с.Poplavko Yu.M. Physics of dielectrics. Kiev: Vishcha shkola; 1980. 399 p. (InRuss.)Рез И.С., Поплавко Ю.М. Диэлектрики. Основные свойства и применения в электронике. М.: Радио и связь; 1989. 287 с.Rez I.S., Poplavko Yu.M. Dielectrics. Basic properties and applications in electronics. Moscow: Radio i svyaz'; 1989. 287 p. (In Russ.)Блистанов А.А., Козлова, Н.С., Гераськин В.В. Влияние поверхностных состояний на особенности фазовых превращений и формирование структурных дефектов в кристаллах иодата лития. Известия вузов. Цветная металлургия. 1996; (4): 66—71.Blistanov A.A., Kozlova, N.S., Geras'kin V.V. The influence of surface states on the features of phase transformations and the formation of structural defects in lithium iodate crystals. Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy. 1996; (4): 66–71. (In Russ.)Blistanov A.A., Kozlova N.S., Geras’kin V.V. The phenomenon of electrochemical self-decomposition in polar dielectrics. Ferroelectrics. 1997; 198(1): 61—66. https://doi.org/10.1080/00150199708228338Blistanov A.A., Kozlova N.S., Geras’kin V.V. The phenomenon of electrochemical self-decomposition in polar dielectrics. Ferroelectrics. 1997; 198(1): 61—66. https://doi.org/10.1080/00150199708228338Йовчева Т.А. Влияние переноса заряда на деградации кристалла a-LiIO3. Автореф. дисс. канд физ-мат. наук. М.; 1992. 21 с.Iovcheva T.A. Effect of charge transfer on the degradation of a-LiIO3 crystal. Sum. of Diss. Cand. (Phys.-Math.). Moscow; 1992. 21 p. (In Russ.)Блистанов А.А., Козлова Н.С., Гераськин В.В. Явление электрохимического разложения полярных диэлектрических кристаллов. В: Сб. кратких описаний научных открытий – 2002 г., Выпуск 2. Диплом № 216. М.: НИТУ «МИСиС»; 2002.Blistanov A.A., Kozlova N.S., Geras'kin V.V. Phenomenon of electrochemical decomposition of polar dielectric crystals. In: Proceed. of brief descriptions of scient. discoveries – 2002. Issue 2. Diplom No. 216. Moscow: NITU "MISIS"; 2002.Бузанов О.А., Забелина Е.В., Козлова Н.С. Приэлектродные процессы в кристаллах лантан-галлиевого танталата. Кристаллография. 2008; 53(5): 903—907.Buzanov O.A., Zabelina E.V., Kozlova N.S., Sagalova T.B. Near-electrode processes in lanthanum-gallium tantalate crystals. Crystallography Reports. 2008; 53(5): 853–857.Козлова Н.С., Забелина Е.В., Быкова М.Б., Козлова А.П. Особенности проявления поверхностных электрохимических процессов в сегнетоэлектрических кристаллах с низкотемпературными фазовыми переходами. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2018; 21(3): 146—155. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2018-3-146-155Kozlova N.S., Zabelina E.V., Bykova M.B., Kozlova A.P. Features of manifestation of surface electrochemical processes in ferroelectric crystals with low-temperature phase transitions. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2018; 21(3): 146—155. (In Russ.). https://doi.org/10.17073/1609-3577-2018-3-146-155Блистанов А.А. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики. М.: МИСиС; 2000. 432 с.Blistanov A.A. Crystals of quantum and nonlinear optics. Moscow: MISIS; 2000. 432 p. (In Russ.)Портнов О.Г. Технология объемных монокристаллов полупроводников и диэлектриков. Выращивание технологичных монокристаллов иодата лития для устройств нелинейной оптики. М.: Изд. Дом НИТУ «МИСиС; 2015. 143 с.Portnov O.G. Technology of bulk single crystals of semiconductors and dielectrics. Growing technological single crystals of lithium iodate for nonlinear optics devices. Moscow: Izd. Dom NITU "MISIS"; 2015. 142 p. (In Russ.)Авдиенко К.И., Богданов С.В., Архипов С.М.; Кидяров Б.И. Иодат лития: Выращивание кристаллов, их свойства и применение. Под ред. С.В. Богданова. Новосибирск: Наука: Сиб. отд-ние; 1980. 144 с.Bogdanov S.V. (ed.). Avdienko K.I., Bogdanov S.V., Arkhipov S.M.; Kidyarov B.I. Lithium iodate: Growing crystals, their properties and applications. Novosibirsk: Nauka: Sib. otd-nie;1980. 144 p. (In Russ.)De Boer J.L., Van Bolhuis F., Olthof-Hazekamp R.V. Re-investigation of the crystal structure of lithium iodate. Acta Crystallographica. 1966; 21(5): 841—843. https://doi.org/10.1107/S0365110X66004031De Boer J.L., Van Bolhuis F., Olthof-Hazekamp R.V. Re-investigation of the crystal structure of lithium iodate. Acta Crystallographica. 1966; 21(5): 841—843. https://doi.org/10.1107/S0365110X66004031Блистанов А.А., Бондаренко В.С., Переломова Н.В. Акустические кристаллы. Под ред. М.П. Шаскольской. М.: Наука; 1982. 356 с.Shaskol'skaya M.P. (ed.). Blistanov A.A., Bondarenko V.S., Perelomova N.V. Acoustic crystals. Moscow: Nauka; 1982. 356 p. (In Russ.)Переломова Н.В., Тагиева М.М. Кристаллофизика. М.: Изд. Дом НИТУ «МИСиС»; 2013. 408 с.Perelomova N.V., Tagieva M.M. Crystal physics. Moscow: Izd. Dom NITU "MISIS"; 2013. 408 p. (In Russ.)Пирозерский А.Л., Чарная Е.В., Залесский В.Г., Лебедева Е.Л., Филиппов К.В. Диэлектрические исследования кристаллов α-LiIO3, выращенных из нейтральных и щелочных растворов. Физика твердого тела. 2009; 51(4): 670—674.Pirozerski A.L., Charnaya E.V., Lebedeva E.L., Filippov K.V., Zalesski V.G. Dielectric studies of A α-LiIO3 crystals grown from neutral and alkaline solutions. Physics of the Solid State. 2009; 51(4): 708—713.Корольков Д.В. Основы неорганической химии. М.: Просвещение; 1982. 271 с.Korol'kov D.V. Fundamentals of inorganic chemistry. Moscow: Prosveshchenie; 1982. 271 p. (In Russ.)Шпортенко А.С., Кубасов И.В., Кислюк А.М., Турутин А.В., Малинкович М.Д., Пархоменко Ю.Н. Влияние контактных явлений на измерение электропроводности восстановленного ниобата лития. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2021; 24(3): 199—210. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-3-199-210Shportenko A.S., Kubasov I.V., Kislyuk A.M., Turutin A.V., Malinkovich M.D., Parkhomenko Yu.N. The effect of contact phenomena on the measurement of electrical conductivity of reduced lithium niobate. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2021; 24(3): 199—210. (In Russ.). https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-3-199-210Jen S., Bobkowski R. Black lithium niobate SAW device fabrication and performance evaluation. In: Proc. IEEE ultrasonics symposium. October 22–25, 2000 San Juan, PR, USA; 2000. P. 269—273. https://doi.org/10.1109/ultsym.2000.922554Jen S., Bobkowski R. Black lithium niobate SAW device fabrication and performance evaluation. In: Proc. IEEE ultrasonics symposium. October 22–25, 2000 San Juan, PR, USA; 2000. P. 269—273. https://doi.org/10.1109/ultsym.2000.922554Palatnikov M.N., Sandler V.A., Sidorov N.V., Makarova O.V., Manukovskaya D.V. Conditions of application of LiNbO3 based piezoelectric resonators at high temperatures. Physics Letters A. 2020; 384(14): 126289. https://doi.org/10.1016/j. physleta.2020.126289Palatnikov M.N., Sandler V.A., Sidorov N.V., Makarova O.V., Manukovskaya D.V. Conditions of application of LiNbO3 based piezoelectric resonators at high temperatures. Physics Letters A. 2020; 384(14): 126289. https://doi.org/10.1016/j. physleta.2020.126289Singh K. Electrical conductivity of non-stoichiometric LiNbO3 single crystals. Ferroelectrics. 2004; 306(1): 79—92. https://doi.org/10.1080/00150190490457348Singh K. Electrical conductivity of non-stoichiometric LiNbO3 single crystals. Ferroelectrics. 2004; 306(1): 79—92. https://doi.org/10.1080/00150190490457348Yatsenko A.V., Pritulenko A.S., Yevdokimov S.V., Sugak D.Y., Syvorotka I.I., Suhak Y.D., Solskii I.M., Vakiv M.M. The influence of annealing in saturated water vapor on LiNbO3 crystals optical and electrical properties. Solid State Phenomena. 2015; 230: 233—237. https://doi. org/10.4028/www.scientific.net/SSP.230.233Yatsenko A.V., Pritulenko A.S., Yevdokimov S.V., Sugak D.Y., Syvorotka I.I., Suhak Y.D., Solskii I.M., Vakiv M.M. The influence of annealing in saturated water vapor on LiNbO3 crystals optical and electrical properties. Solid State Phenomena. 2015; 230: 233—237. https://doi. org/10.4028/www.scientific.net/SSP.230.233Ахмадуллин И.Ш., Голенищев-Кутузов В.А., Мигачев С.А., Миронов С.П. Низкотемпературная электропроводность кристаллов ниобата лития конгруэнтного состава. Физика твердого тела. 1998; 40(7): 1307—1309.Akhmadullin I.Sh., Golenishchev-Kutuzov V.A., Migachev S.A., Mironov S.P. Low-temperature electrical conductivity of congruent lithium niobate crystals. Physics of the Solid State. 1998; 40(7): 1190—1192.Schröder M., Haußmann A., Thiessen A., Soergel E., Woike T., Eng L.M. Conducting domain walls in lithium niobate single crystals. Advanced Functional Materials. 2012; 22(18): 3936—3944. https://doi.org/10.1002/adfm.201201174Schröder M., Haußmann A., Thiessen A., Soergel E., Woike T., Eng L.M. Conducting domain walls in lithium niobate single crystals. Advanced Functional Materials. 2012; 22(18): 3936—3944. https://doi.org/10.1002/adfm.201201174Yatsenko A.V., Yevdokimov S.V., Pritulenko A.S., Sugak D.Y., Solskii I.M. Electrical properties of LiNbO3 crystals reduced in a hydrogen atmosphere. Physics of the Solid State. 2012; 54(11): 2231—2235. https://doi.org/10.1134/S1063783412110339Yatsenko A.V., Yevdokimov S.V., Pritulenko A.S., Sugak D.Y., Solskii I.M. Electrical properties of LiNbO3 crystals reduced in a hydrogen atmosphere. Physics of the Solid State. 2012; 54(11): 2231—2235. https://doi.org/10.1134/S1063783412110339Esin A.A., Akhmatkhanov A.R., Shur V.Y. The electronic conductivity in single crystals of lithium niobate and lithium tantalate family. Ferroelectrics. 2016; 496(1): 102—109. https://doi.org/10.1080/00150193.2016.1157438Esin A.A., Akhmatkhanov A.R., Shur V.Y. The electronic conductivity in single crystals of lithium niobate and lithium tantalate family. Ferroelectrics. 2016; 496(1): 102—109. https://doi.org/10.1080/00150193.2016.1157438

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