Новые кристаллы стронцийсодержащих галогенидов: поиск, выращивание и исследование их структуры и функциональных свойств

• Автор: Голошумова, Алина Александровна
• Шифр специальности: 25.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Анализ функциональных свойств кристаллов стронцийсодержащих

галогенидов на базе литературных данных и выбор объектов исследования

1.1. Стронций в природе.

1.1.1. Стронцианит.

1.1.2. Целестин.

1.2. Функциональные кристаллы на основе Бт-содержащих галогенидов.

1.2.1. Сцинтилляционные кристаллы.

1.2.2. Нелинейно-оптические кристаллы.

1.3. Метод выращивания кристаллов галогенидов.
1.4. Образование дефектов в кристаллической структуре и их влияние на свойства 38 кристаллов.
1.5. Выводы к Главе 1.
Глава 2. Техника экспериментов и методики исследований кристаллов
2.1. Синтез и выращивание кристаллов Яг-содержащих галогенидов.
2.1.1. Синтез и выращивание кристаллов 8г1г:РЗЭ.
2.1.2. Синтез и выращивание кристаллов 5гхРЬ;Вг2(Хту|.
2.1.3. Синтез и выращивание кристаллов SrMgF4.
2.2. Исследование структуры полученных Бг-содержащих галогенидов (РФА и 60 РСА).
2.2.1. Рентгенофазовый анализ.
2.2.2. Рентгеноструктурный анализ монокристаллов.
2.3. Исследования свойств полученных кристаллов Бг-содержащих галогенидов.
2.3.1. Исследования свойств кристаллов ЗгрнРЗЭ.
2.3.2. Исследования свойств кристаллов 8тхРЬ)Вг2(Х+>).
2.3.3. Исследования кристаллов 8гМ§р4.
Глава 3. Выращивание и исследование кристаллов стронцийсодержащих
галогенидов
3.1. Результаты исследований кристаллов БгЬФЗЭ.
3.1.1. Свойства кристаллов 8гр>:Еи2+
3.1.2. Свойства кристаллов
3.1.3. Свойства кристаллов ЗгЦФС3 и 5гЬ:РС+/Ыа+.
3.2. Свойства кристаллов 5гхРЬуВг2(х+У).
3.3. Свойства кристаллов ЗгМ§р4. Основные результаты и выводы Литература

Введение
Развитие современных технологий во многом зависит от материалов, на основе которых они создаются. В качестве рабочих тел множества оптических приборов используются кристаллы, обладающие определенными функциональными свойствами. С ростом потребностей в высокотехнологичных приборах растут и требования к ним. Поэтому существует постоянная необходимость поиска новых, более эффективных кристаллических материалов. Получение новых кристаллов и их исследование важно и для развития фундаментальных научных представлений о различных физических свойствах твердых тел, типов структурного беспорядка, фазовых переходов различной физической природы, а также путей управления характеристиками, на базе установленных закономерностей влияния состава и структуры кристаллов на их свойства.
Кристаллы галогенидов представляют интерес как функциональные материалы для различного рода применений, поскольку обладают такими характеристиками как прозрачность в широкой области спектра и высокая устойчивость к оптическим повреждениям.
В современных условиях одна из важнейших задач заключается в получении новых эффективных материалов-сцинтилляторов для регистрации ионизирующего излучения. На сегодняшний день наиболее эффективным сцинтилляционным кристаллом является 8гЬ:Еи, Он обладает наилучшими сцинтилляционными характеристиками, однако большое время затухания ограничивает его применение, поэтому интерес представляет исследование особенностей процесса легирования этих кристаллов разными ионами РЗ и оптимизация свойств. Преимущество 5г -содержащих кристаллических структур в том, что ионы стронция легко замещаются ионами большинства РЗЭ. Но гигроскопичность иодидов является серьезным недостатком. В связи с этим целесообразно исследовать стронцийсодержащие соединения более устойчивых бромидов.
Наряду с необходимостью получения эффективных сцинтилляторов в настоящее время остро стоит проблема наличия материалов для преобразования лазерного излучения в вакуумно-ультрафиолетовом (ВУФ) и ультрафиолетовом (УФ) диапазонах. Такой материал должен иметь широкий диапазон прозрачности, высокую устойчивость к оптическим повреждениям. Кристаллы фторидов являются перспективными материалами, поскольку обладают такими свойствами. Как правило, кристаллы, прозрачные в коротковолновой области, имеют низкие коэффициенты нелинейности. Эффективное преобразование можно получить на кристаллах-сегнетоэлектриках. БгУ^Е.) может быть перспективным нелинейно-оптическим материалом для преобразования в ВУФ-УФ области спектра. Однако на сегодняшний день

установившегося градиента концентрации от границы раздела в глубь расплава. Скорость отталкивания примеси зависит от скорости кристаллизации.
Установление стационарного состояния означает, что избыточное количество примеси близ границы должно быть постоянным. Иначе говоря, количество примеси, входящее в эту область из остальной части расплава, должно быть равно количеству примеси, уходящему в кристалл, то есть концентрация примеси в кристалле равна начальной концентрации примеси в расплаве [73].
Когда фронт кристаллизации приближается к концу образца, примесь переходит в последние участки растущего кристалла. Распределение примеси в начальной части кристалла, которая формировалась до установления стационарного состояния, должно удовлетворять следующим условиям:
- концентрация примеси непрерывно возрастает, начиная от значения кЭфСо, асимптотически приближаясь к Со по мере удаления от начала кристалла;
- поскольку общее количество примеси в системе не меняется, вся примесь, не вошедшая в кристалл, должна находиться в расплаве.
Распределение примесей в слитке представлено на Рис. 1.15 [74].
Рисунок 1.15. Распределение примесей в слитке при кристаллизации без перемешивания расплава (к - эффективный коэффициент распределения примесей, 1- к=1, 2- к>1, 3- к<1) [74].
Поскольку граница раздела движется с конечной скоростью, зачастую процесс диффузии примеси, оттесняемой в расплав растущим кристаллом, не успевает завершиться: атомы примеси начинают скапливаться у фронта растущего кристалла, создается обогащенный примесью слой расплава. Распределение примеси в расплаве характеризуется градиентом концентрации, направленным от поверхности раздела в сторону расплава. Чем больше скорость кристаллизации, тем меньше время для диффузии примеси в расплав, тем больше градиент концентрации (и тем меньше толщина диффузионного слоя 5) [73].