Abstract
A series of $LiNbO_3$ single crystals were grown by the Czochralski method from a congruent melt, a congruent melt with 0.05 mol% $Fe_2O_3$, a congruent melt with 6 wt.% $K_2O$ and a congruent melt with 6 wt.% $K_2O$ and 0.05 mol% $Fe_2O_3$ respectively. The growth of $LiNbO_3$ crystal from a congruent melt 6 wt.% $K_2O$ leads to nearly stoichiometric specimens. This is established by studying the following properties; XRD patterns, temperature dependences of the phase transition temperature, energy of the fundamental absorption edge, the shape of the absorption band of the $OH^-$vibration and linewidths of the ESR of $Fe_{Li}^{3+}$.
Czochralski법으로 congruent(48.6mol% $Li_2O$)한 조성의 $LiNbO_3$와 congruent한 조성에 Fe2O3를 0.05mol%, congruent한 조성에 $K_2O$를 6wt%, congruent한 조성에$K_2O$와 $Fe_2O_3$를 각각 6wt%, 0.05mol% 첨가한 융액으로부터 $LiNbO_3$ 단결정을 c-축 방향으로 성장시켰다. 성장된 결정들은 편광 현미경과 Laue법에 의해 축을 결정한 후 절단하여 연마하였다. 시료들은 상온에서 XRD pattern을 측정하고 상온~$1230^{\circ}C$의 온도영역과 100Hz~13MHz의 주파수영역에서 유전율을 측정하였으며 상온에서 결정내 $Fe^{3+}$ 이온에 대한 ESR 스펙트럼과 UV-VIS, IR영역에서의 투과율을 측정하였다. Congruent한 조성에 $K_2O$를 6wt% 첨가한 융액으로부터 성장시킨 결정의 상온에서의 XRD pattern은 congruent한 조성의 결정과 거의 같으며 상전이온도(Tc)는 증가하고 $Fe^{3+}$을 첨가하면 ESR 스펙트럼은 세기가 증가하며 lineshape가 거의 대칭적으로 되고 선폭도 훨씬 줄어든다. 또 UV-스펙트럼의 흡수단은 단파장쪽으로 이동하며 OH- 이온에 대한 IR-흡수 스펙트럼은 2886nm 성분 스펙트럼이 현저하게 증가한다. 이 결과에 의하면 congruent한 조성에 $K_2O$를 6wt% 첨가한 융액으로부터 성장시킨 결정은 결정 내의 [Li]/[Nb]비가 1에 가까운 거의(nearly) stoichiometric한 결정이 되었음을 알수 있다.
