Получение монокристаллов активированного сапфира Al2 O3 : Ti4+ , Fe3+ и исследование их спектров поглощения в УФ и видимой областях

• Автор: Гусейнов, Фахраддин Халыгверди оглы
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 139 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Дефектообразование в чистых и примесных кристаллах с ковалентными связями

1.2. Влияние примесей на процессы дефектообразования в ковалентных кристаллах

1.3. Управление тепловым полем и процессом конвекции при выращивании монокристаллов

1.4. Особенности спектров поглощения в легированном корунде

ГЛАВА II. МЕТОДИКА ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ а-А1203:Т1,Ре МЕТОДОМ ВЕРНЕЙЛЯ

1.1. Аппаратура для выращивания монокристаллов

2.2. Технология выращивания монокристаллов А120з:Т14^Ее3+

2.3. Технические характеристики узлов установки по выращиванию монокристаллов методом Вернейля
2.4. Изготовление и сборка теплового узла установки
Выводы по главе
ГЛАВА III. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРНОГО СОВЕРШЕНСТВА КРИСТАЛЛОВ А1203:Т14+,Ее3+, ВЫРАЩЕННЫХ МЕТОДОМ ВЕРНЕЙЛЯ В ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ
3.1. Кристаллографические данные о симметрии корундов и его структурных дефектах
3.2. Тепловые условия выращивания монокристаллов АЬ03:Т14+,Ее3+ методом Вернейля
3.3. Исследование монокристаллов А1203:Т14+,Ее3+ методом рентгеновской дифракционной топографии
3.4. Измерение степени поляризации света в направлении поворотной оси симметрии З^о порядка

Выводы по главе
ГЛАВА IV. ОСОБЕННОСТИ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ СВЕТА В КРИСТАЛЛАХ А1203:ТЛЕе3+
4.1. Анализ условий получения кристаллов
4.2. Исследование спектров поглощения кристаллов А1203:Т14+,Ее3+ в области 200 - 300 нм
4.3. Дефекты структуры и фотоиндуцированный резонанс Фано в спектрах поглощения кристаллов а-А120з:Т14+,Ее3+
4.4. Влияние механических напряжений на процессы преобразования
зарядового состояния ионов титана в кристаллах А1203:Т14+,Ее3+
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ
Корунд (а-А120з) является одним из важнейших синтетических монокристаллов, обладающим рядом ценных физико-механических и эксплуатационных свойств: высокой твердостью, химической стойкостью, малым коэффициентом трения, хорошей устойчивостью на износ и способностью сохранять полировку при истирании. В настоящее время как конструкционный или функциональный материал корунд нашел широкое применение в квантовой электронике, космической технике, звукозаписывающей и электроизмерительной аппаратуре, часовой и ювелИрнеймтршшшлшршщцнищрруппы (Ее, Сг, №, Со, V, Мп, Т! и Си) могут изоморфно входить в решетку корунда а-А1203. Изоморфное вхождение легче всего реализуется для ионов хрома Сг3+ и ванадия У3+, поэтому технология получения синтетического рубина (корунда с примесью Сг3+) и александрита (корунд, легированный У3^) уже давно имеет промышленный характер.
В настоящее время синтетический корунд (а-А1203) получают в ‘виде монокристаллов различными методами на промышленных установках в очень больших объемах [1]. Методом Степанова [2] получают профильные монокристаллы в виде лент, трубок и т.п. Базисно ограненные ленты имеют высокую степень ориентировки, что позволяет использовать их в качестве подложек микросхем без дополнительной обработки [3]. Методом горизон-

меру кристаллизации. Изображение растущего кристалла на дисплее оператора формируется рентгенооптическим преобразователем и считывается передающей телевизионной камерой. Печь состоит из двух изолированных коаксиальных муфелей: внутреннего и внешнего (рис. 6). Внутренний муфель состоит из трех секций: верхней секции факела, средней секции кристаллизации и нижней - секции охлаждения. Муфели окружены пятислойной футеровкой в следующей последовательности слоев: корунда, пенокорунда, пено-легковеса, ультралегковеса и абсокартона. Послойное распределение материалов футеровки производится так, чтобы внутренняя граница каждого слоя находилась бы в зоне предельной температуры применения данного материала с 10 %-м запасом. В установке используются две горелки: основная многофакельная и установленная коаксиально ей дополнительная горелка для обогрева внешней поверхности внутреннего муфеля.
Для основной горелки скорость истечения 02 по внутренним каналам равна 0,3 - 2,5 м/с, а в каждом последующем потоке в 1,1 - 3,4 раза больше. Отношение скоростей истечения 02 и Н2 в первом потоке равно 0,1 - 0,85, а в каждом последующем потоке 0,21 - 1,2 при отношении расхода 02/Н2 в первом потоке 1,8 - 2,75. Пламя и продукты горения основной и дополнительной горелок не перемешиваются. Диаметр основного факела равен не менее 0,7 диаметра кристалла (£>кр), а его длина 0,6 - 1,2 расстояния от торца горелки до расположения фронта кристаллизации.
Для дополнительной горелки скорость истечения 02 равна 0,7 - 6,3 м/с, а отношение скоростей истечения 02 и Н2 равно 0,5 - 4,5. Диаметр кристал-лодержателя В равен диаметру кристалла /)кр, внутренние диаметры муфелей определяются конструкцией системы нагрева при соблюдении условия, что газовые каналы обоих горелок не должны быть приближены к керамике муфелей ближе, чем на 2 мм.