Направленное дефектообразование в кристаллах кварца

• Автор: Мусатов, Вячеслав Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 105 с. : ил.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Области применения природного и искусственного кварца

1.2. Дефекты кристаллической структуры кристаллов кварца

1.2.1. Классификация дефектов кристаллической структуры

1.2.2. Субструктура природного и искусственного кварца

1.3. Обзор методов получения кристаллов кварца

ГЛАВАМ. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Гидротермальный синтез образцов

2.2. Теоретическое обоснование возможности управления процессами дефектообразования при гидротермальнм синтезе кварца

ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОЛУЧЕНИЕ МИКРОКАНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ В ПРОЦЕССЕ РОСТА

3.1. Экспериментальная установка и режимы работ

3.2. Экспериментальные исследования и их результаты
3.3. Видоизменения дефектной структуры в послеростовой период
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность проблемы. Развитие большинства отраслей современного производства, в частности отраслей “высоких технологий” связано с использованием диэлектрических монокристаллических материалов. Среди них одно из ведущих мест по разнообразию и широте применения занимает монокристаллический кварц (а-Бі02). Он является объектом исследования данной работы. Важность и актуальность исследований а-БЮг определяется его широким использованием в различных областях науки и техники.
Промышленное применение кварца и других диэлектриков непосредственно основано на физических свойствах и особенностях структуры этих материалов. В свою очередь, практика производства и функционирования так называемой диэлектроники - совокупности электронных устройств и систем, функционирование которых основано на физических явлениях, происходящих в диэлектриках (преимущественно нецентросимметричных) при действии одного или нескольких управляющих полей [1], ставит перед физикой твердого тела задачи получения и исследования материалов нового поколения с заранее заданными свойствами.
В мировом валовом национальном продукте вклад электроники и информатики сегодня больше энергетики и машиностроения. Каждые пять лет происходит удвоение объема диэлектрического направления с одновременным расширением областей его применения [Там же].
Традиционно ведущим остается применение кварца в качестве пьезоэлектрика в радиоэлектронике, системах радиосвязи, дефектоскопии, ультрофиолетовой оптике, различных измерительных

устройствах (точное измерение времени, массы, расстояния и т.п.), в современных системах оптоволновой связи, телефонной сотовой связи [2, 3,4].
В 90-е годы в России на внутреннем рынке спрос на кварцевое сырье уменьшился, исследования несколько сократились, но сохранилась тенденция к повышению требований к качеству кристаллов. Необходимы и материалы с новыми свойствами, поэтому технология синтеза, а значит и научные исследования, требуют развития.
При синтезе любых кристаллов и при искусственном получении кварца в качестве основной стоит задача получения возможно более однородных кристаллов с минимально возможным количеством дефектов (с минимальной дефектностью). Это диктуется, с одной стороны, потребностями техники, с другой, - запросами науки, необходимостью экспериментальной проверки теоретических построений. Для успеха развития науки о кристаллах так же требуется разработать и освоить методы искусственного получения совершенных кристаллов. «Строить науку о кристаллическом веществе без создания теорий и без их проверки невозможно. В связи с этим в последние годы все большее значение приобретает искусственное получение совершенных кристаллов различных веществ” [2, с. 6)].
Таким образом, ведущим направлением в кристаллографии и промышленных технологиях является стремление получать “бездефектные кристаллы". И соответственно, изучение условий, механизма формирования примесных и структурных дефектов традиционно понимается как путь, этап к разработке способов устранения дефектов в процессе роста [5, 6].

ориентационный эффект с пластинчатым строением секторов роста указанных ориентировок. Пластинчатость выявляется гидротермальным травлением (вытравливаются в виде канавок) и методом рентгеновской топографии (в виде зон повышенного контраста). Анализ спектров ТСЛ позволил автору установить повышенное содержание примеси в области границ пластин (концентрация превышает более чем на порядок) [14, с. 19] и связать эффект «с неравномерным распределением точечных дефектов на ступенчатом фронте кристаллизации». В этой же работе методом рентгеновской топографии зафиксировано наличие линейных дефектов, протяженных в направлении роста. Большую их часть автор относит к дислокациям смешанного вида с вектором Бюргерса, параллельным одной из осей а.
Сравнительный анализ результатов, позволяет сделать предположение о связи полученной канальной субструктуры с особенностями секториального формирования кристалла. Одним из направлений дальнейших исследований может стать изучение взаимосвязи и взаимовлияния различного вида дефектов при реализуемом способе роста.
К недостаткам способа можно отнести хаотичность в расположении каналов. Кроме того, реализуемый на несингулярной поверхности механизм роста, характерен наличием входящих углов, что и способствует захвату примеси при росте. Указанная особенность может быть использовано для заданного распределения легирующего компонента в объеме кристалла [14, с .6]. С другой стороны, эта особенность мешает получению беспримесного кристаллического материала.
2. Диффузионный режим роста. Проверялся нами на возможность управляемого ведения процессов роста с целью задания