Высокотемпературный синтез и модификация свойств сегнетоэлектрических монокристаллов и шихты ниобата и танталата лития

• Автор: Бирюкова, Ирина Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Апатиты
• Количество страниц: 132 с. : ил.

1 Литературный обзор

1.1 Влияние качественных характеристик исходной шихты для выращивания монокристаллов ниобата и танталата лития на их однородность и оптическое качество.

1.2 Некоторые особенности твердофазного синтеза шихты ниобата и

танталата лития

1.3. Влияние тепловых условий и особенностей роста монокристаллов ниобата лития методом Чохральского на оптическое качество

монокристаллов.

1.4 Особенности роста из легированных расплавой

1.4.1 Равновесный и эффективный коэффициенты распределения

примесей

3.4.2 Дефектная структура ниобата лития

1.4.3 Исследования в области легированных монокристаллов ниобата лития.

2 Методы контроля качества шихты и монокристаллов.
2.1 Метод дифференциальнотермического анализа ДТА для
определения температуры Кюри НЛ и температуры плавления
2.2. Монодомсиизация монокристаллов ниобата лития. Контроль монодоменности пьезоакустическим методом
2.3 Экспресоценка оптической чистоты монокристаллов ниобата лития
по центрам рассеяния.
2.4 Исследования монокристаллов методом КРС
2.5 Рентгеновское дифрактометрическое исследование.
3 Оптимизация метода твердофазного синтеза шихты ниобата и танталата лития. Определение оптимальных температурновременных режимов отжига крупногабаритных монокристаллов танталата лития
3.1 Исследование процесса грануляции шихты ниобата и танталата лития
3.2 Исследования по примесному, стехиометрическому и фазовому
р составу шихты и монокристаллов ниобата лития
3.3 Температурновременные режимы отжига крупногабаритных
монокристаллов танталата лития.
4 Исследование влияния условий выращивания и технологических режимов на оптическое качество номинально чистого ниобата лития
4.1 Исследование возможности получения оптических монокристаллов
0 ниобага лития из ЦГН и А шихты.
4.2 Выращивание крупногабаритных монокристаллов ИЛ Усреза
5 Получение и исследование монокристаллов ниобата лития легированных редкоземельными элементами.
5.1 Выращивание монокристаллов ниобата лития, легированных редкоземельными элементами Ег ТЬ Рг Эу Тш С1 Бш, Ьи.
5.2 Исследование монокристаллов НЛ, легированных РЗЭ.
Основные результаты и выводы
Литература


НЛ У среза без растрескивания,
сформулированы необходимые условия проведения процесса, представлены технологические режимы подготовки расплава, роста и отрыва кристалла от расплава, послеростового отжига, рекомендуемая форма конуса кристалла в связи с особенностями выращивания монокристаллов НЛ на установках РУМО. Разработана и внедрена промышленная технология выращивания монокристаллов НЛ Усреза в условиях малого осевого градиента. Пятая глава посвящена получению и исследованию монокристаллов НЛ, легированных РЗЭРг, Бт, вб, ТЬ, Эу, Ег, Тш, 1д1 методом Чохральского. В условиях малого осевого температурного градиента по единой методике получены монокристаллы НЛ береза, легированные РЗЭ в широком диапазоне концентраций легирующего компонента, 0 мм и длиной цилиндрической части мм, подробно рассмотрены особенности их выращивания и представлены технологические режимы роста. Выращивание производилось из смеси ЦГН и А шихты конгруэнтного состава. РЗЭ вводились в виде соответствующих оксидов марки ОСЧ. Легирование производилось от меньшей концентрации примеси в расплаве к болыней от 0. Методика расчета коэффициента распределения примеси в рамках теории Бартона Прима Слихтера и с учетом данных ренттено флюоресцентного анализа подробно приводится в работе. С,фГ Ср и КрГСр , анализ которых показывает ,что величина коэффициента распределения РЗЭ, в области малых концентраций до 1 вес . Рг к Ьи в соответствии с уменьшением ионных радиусов вследствие эффекта лантаноидного сжатия в ряду РЗЭ. В области средних концентраций РЗЭ для элементов подгруппы тербия Ег, Тш, линейный характер зависимости меняется на более сложный, что ,возможно, связано с изменением физикохимических свойств легированных расплавов в этом диапазоне концентраций. Характер зависимости КрСр существенным образом определяется строением электронной оболочки РЗЭ, а именно, наличием на Гподуровне спаренных подгруппа тербия или не спаренных электронов подгруппа церия Так для элементов подгруппы церия Рг,Бт,Сб характерно монотонное увеличение Кр с увеличением концентрации РЗЭ в расплаве. КРСР. Величина Кр меняется от 1. Ср3. Ср2. Температура плавления легированных кристаллов растет с увеличением концентрации примеси в кристалле не зависимо от величины Кр. Поскольку НЛ является конгруэнтно плавящейся промежуточной нестехиометрической фазой переменного состава, максимум на кривых ликвидуса и солидуса фазовой диаграммы оказывается сильно сглаженным, что свидетельствует о частичной диссоциации соединения в твердом и жидком состоянии. Введение в расплав кристалл НЛ примеси РЗЭ существенным образом влияет непосредственно на степень диссоциации соединения в области дистекгической точки , изменяет форму кривых ликвидуса и солидуса пик становится менее сглаженным, уменьшается степень диссоциации соединения в твердой и жидкой фазе и увеличивается вклад ковалентной составляющей связи в монокристалле. Причем наибольший вклад в снижении степени диссоциации соединения в области малых концентраций примеси оказывают Рг,ТЬ,Оу. Вид концентрационных зависимостей Тс, представленных в работе, для всех полученных монокристаллов НЛ, легированных РЗЭ, свидетельствует об общей тенденции снижения температуры Кюри с увеличением концентрации примеси, что, в рамках рассматриваемой модели дефектной структуры вакансий в литиевой подрешетке, может означать снижение степени упорядочения структуры НЛ, т. Уи при расположении РЗ катиона в позициях ниобия или в регулярных позициях лития не уменьшая количество антиструктурных дефектов МЪу. В пользу локализации РЗ катионов именно в литиевых октаэдрах косвенно свидетельствуют как многочисленные литературные данные так и представленные в работе структурные исследования. Вид концентрационных зависимостей Тс для монокристаллов НЛ, легированных РЗ катионами подгруппы церия, свидетельствует о монотонном снижении Тс с увеличением концентрации примеси в кристалле, в отличие от НЛ с примесью РЗ катионов подгруппы тербия, где явно просматривается 3х ступенчатый характер в области низких концентраций примеси наблюдается резкий спад, за ним участок, на котором Тс почти не изменяется и в области более высоких концентраций происходит дальнейшее снижение температуры Кюри. Для ионов ТЪ, Эу ширина участка с постоянной температурой Кюри составляет 1 вес, дтя Ег2 вес , Тт0.