Кристаллы семейства титанил фосфата калия с изо- и гетеровалентными замещениями: синтез и свойства

• Автор: Орлова, Екатерина Игоревна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ:
ВВЕДЕЕІИЕ

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1Л Кристаллы КТЮРО4 и их характеристика

1.2 Структура кристаллов КТЮРО4

1.3 Свойства кристаллов КТР

1.3.1 Сегнетоэлектрические свойства

1.3.2 Проводимость

1.3.3 Диэлектрическая релаксация

1.3.4 Нелинейные оптические свойства

1.4 Выращивание кристаллов КТР
1.5 Возможные изо- и гетеровалентные замещения
1.5.1 Замещение калия одновалентными катионами
1.5.2 Изовалентные замещения четырехвалентного титана
1.5.3 Гетеровалентные замещения четырехвалентного титана
1.6 Выводы
Глава II. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1 Выращивание монокристаллов МТЮРОг (М = К, Из), КТЮРОЩ 7,п

2.2 Рентгенофазовый и рентгеноструктурный анализы
2.3 Температурные зависимости диэлектрической проницаемости и электропроводности. Диэлектрическая спектроскопия
2.4 Исследование нелинейных оптических свойств
2.5 Другие методы
Глава Ш РОСТ, ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРА МОНОКРИСТАЛЛОВ ІСТЮРО4, ЛЕГИРОВАННЫХ ЦИРКОНИЕМ

3.1 Рост монокристаллов ІСТР, легированных цирконием
3.2 Физические свойства монокристаллов твердых растворов КТР:2г
3.2.1. Электрофизические свойства
3.2.2 Нелинейные оптические свойства
3.3. Атомная структура монокристаллов КТі1_хЕгх0Р04
3.3.1 Детали эксперимента
3.3.2 Атомная структура кристаллов КТі]_х2!ххОР04
3.4. Заключение
ГЛАВА IV. РОСТ, ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРА
МОНОКРИСТАЛЛОВ КЬТЮР04, ЛЕГИРОВАННЫХ ЦИРКОНИЕМ

4.1 Выращивание и основные характеристики монокристаллов КТР

4.2 Физические свойства монокристаллов твердых растворов ЯТРг

4.2.1 Электрофизические свойства
4.2.2 Нелинейные оптические свойства
4.3. Атомная структура монокристаллов КЬТ11_х2гхОР04
4.4. Заключение
ГЛАВА V. ВЫРАЩИВАНИЕ, ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И АТОМНАЯ СТРУКТУРА МОНОКРИСТАЛЛОВ КТЮР04, ЛЕГИРОВАННЫХ ГАФНИЕМ

5.1 Выращивание монокристаллов КТЮР04, легированных гафнием, и их
характеристика
5.2 Физические свойства монокристаллов твердых растворов КТР:Н1'
5.2.1. Электрофизические свойства
5.2.2 Нелинейные оптические свойства
5.3. Атомная структура монокристаллов КТ11_ХНРХ0Р04
5.4. Заключение
ГЛАВА VI. ВЫРАЩИВАНИЕ, ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И АТОМНАЯ СТРУКТУРА МОНОКРИСТАЛЛОВ КТЮР04, ЛЕГИРОВАННЫХ ЦИНКОМ

6.1 Выращивание монокристаллов КТЮР04, легированных цинком, и их
характеристика
6.2 Физические свойства монокристаллов твердых растворов КТР:гп
6.2.1. Электрофизические свойства
6.2.2 Нелинейные оптические свойства
6.3. Атомная структура кристаллов КТЮР04 с примесями цинка
6.4. Заключение
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Создание в начале 60-х годов XX века мощных источников когерентного оптического излучения, лазеров или оптических квантовых генераторов, открыло большое количество научных и технических возможностей. Среди них особое место занимает целая область физики — нелинейная оптика. Прикладная нелинейная оптика развивается в последние годы очень быстрыми темпами. Число работ, посвященных различным ее аспектам, в частности, поиску новых функциональных материалов с улучшенными свойствами, непрерывно растет. Уже длительное время не ослабевает интерес исследователей к монокристаллам семейства титанил-фосфата калия КТЮРО4, сочетающим высокую ионную проводимость с сегнетоэлектрическими и превосходными нелинейными оптическими свойствами. Характеристики кристаллов КТЮРО4 можно изменять в широких пределах с помощью их легирования примесями различной валентности, что делает данное семейство материалов перспективными объектами как для научных исследований в области физики твердого тела по установлению взаимосвязей состав-структура-свойства, так и для разнообразных практических приложений.
В настоящей работе были выращены четыре серии монокристаллов твердых растворов семейства титанил-фосфата калия МТЮРО4: М', где М = К, КЬ, М' = Ъс, Щ Ъп, и исследованы особенности их физических свойств и атомной структуры. Показано, что области существования этих твердых растворов являются ограниченными с максимальным содержанием примеси, равным 2.8, 3.4, 9 и 3.6 ат.% для кристаллов КТРт, 11ТР:2г, КТР:Ш и КТР:2п соответственно.
Исследования полученных кристаллов носили комплексный характер и включали изучение особенностей их морфологии, химического состава, фазовых переходов, электрофизических характеристик, оптических свойств, исследования структуры с помощью прецизионного рентгеноструктурного анализа. Следует отметить, что работа проводилась на рядах твердых растворов соединений со структурой титанил фосфата калия, что позволило более

излучения А, = 1.064 мкм. Физической основой использованного метода является экспериментально установленная связь между величиной сигнала второй гармоники (12ю) У мелкодисперсного поликристаллического образца и степенью полярности кристаллической решетки [89]. Известно, что при наличии в тестируемом веществе нецентросимметричной фазы возникает излучение на длине волны второй гармоники (А2ш = 0.532 мкм). Уменьшение при повышении температуры интенсивности сигнала ГВГ при приближении к точке Кюри сегнетоэлектрического фазового перехода в соединениях семейства КТР подчиняется линейному закону:
I2oj = const (Те - Т), при этом в полярных веществах выполняется соотношение 12ш ~ ~ Ps2, где d - коэффициент квадратичной оптической восприимчивости.
Рис. 7. Схема установки для измерения интенсивности генерации второй
гармоники
Исчезновение сигнала выше Тс свидетельствует о переходе исследуемого вещества в центросимметричную парафазу.
Порошок наносился на стеклянную подложку, которая укреплялась на столике Федорова и облучался лазером через фильтр ИКС-3. Вторая гармоника наблюдалась в отраженном свете через фильтр СЗС-16 (длина волны второй