| Abstrakt: | Niobian litu to ferroelektryczny kryształ otrzymywany metodą Czochralskiego, wykazuje on strukturę romboedryczną z grupą przestrzenną R3c. Charakteryzuje się wysokimi wartościami temperatury Curie (TC≈1120 °C) oraz temperatury topnienia (Tm≈1230 °C). Celem moich badań było określenie wpływu reakcji protonizacji oraz redukcji na segregację jonów litu w warstwie powierzchniowej kongruentnego LiNbO3. Wysoką mobilność jonów litu w warstwie powierzchniowej oraz ich migrację z wnętrza kryształu ku jego powierzchni wykorzystano w procesie wymiany jonowej Li+/H+. Reakcję wymiany protonowej prowadzono w specjalnie skompletowanej aparaturze chemicznej objętej patentem. Wpływ reakcji protonizacji, przeprowadzonej w środowisku stężonego HNO3(V) przedstawiono w formie profili głębokościowych SIMS. Na podstawie analizy danych ICP-OES określono stężenie jonów litu i niobu znajdujących się w roztworze kwasu, w którym prowadzono reakcję. Badaniami XRD potwierdzono strukturę czystego niobianu litu, natomiast próbka protonizowana, HxLi1-xNbO3, wykazała strukturę jednoskośną. Badania elektryczne wykazały wpływ procesu protonizacji na obniżenie wartości energii aktywacji modyfikowanych próbek. Wykorzystując technikę Brillouin’owskiego rozpraszania światła wyznaczono temperaturę Curie TC=1120 °C, oraz wykazano wpływ protonizowanej warstwy powierzchniowej na badania objętościowe. Próbkę czystego LiNbO3 poddano analizie XPS (w RT oraz w zakresie temperatur od 300 do 900 °C) celem określenia jej składu chemicznego. Zaobserwowano znaczny niedobór jonów litu zarówno w warstwie powierzchniowej [Li]/[Nb]=0.04 oraz na krawędzi przełomu kryształu [Li]/[Nb]=0.67. Różnice otrzymanych wartości stosunku [Li]/[Nb], względem wartości literaturowych, mogą świadczyć o istnieniu bardziej złożonych form zdefektowania, np. ścieżek łatwej dyfuzji, a nie tylko defektów punktowych. Niewielka stabilność jonów litu i brak jednorodności w warstwie powierzchniowej próbek poddanych obróbce termicznej w redukującej atmosferze potwierdzono przy użyciu technik: XPS, TGA, efuzji, SIMS, ICP-OES oraz XRD. Analiza XPS ukazała brak stanu Li 1s w warstwie powierzchniowej w przedziale 300–500 °C, uwidocznił się on w T=700 °C. Badania TGA ukazały ubytek masy oraz zmianę transparentności analizowanego materiału. Efuzja prowadzona w temperaturach 800 i 900 °C umożliwiła identyfikację uwolnionych z próbki gazowych produktów, np. Li2O i O2. Mapy SIMS przedstawiły niehomogeniczny rozkład litu i niobu w warstwie powierzchniowej. Uzyskane wyniki pozwoliły na wyznaczenie wartości oraz zmian w stosunku [Li]/[Nb] na profilach głębokościowych dla 750, 850 i 950 °C. Dyfuzja jonów Li została potwierdzona. Warunki formowania HxLi1-xNbO3 zostały określone. |