Влияние условий получения на структурные, оптические и диэлектрические свойства сильных пьезоэлектриков: лангатата, ланганита и канигасита

• Автор: Каурова, Ирина Александровна
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Кристаллическая структура соединений семейства лангасита.

1.2. Методы получения кристаллов лангасита, лангатата, ланганита и канигасита.

1.3. Структурные свойства лангасита, лангатата, ланганита и канигасита.

1.4. Физические свойства лангасита, лангатата, ланганита и канигасита

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Получение кристаллов семейства лангасита

2.1.1. Твердофазный синтез компактной шихты

2.1.2. Выращивание промышленных кристаллов методом ЧохральскогоЗ

2.2. Получение кристаллов цинкита
2.3. Методы изучения.
2.3.1. Методы изучения структуры и состава.
2.3.2. Методы изучения физических свойств
3. КРИСТАЛЛЫ СЕМЕЙСТВА ЛАНГАСИТА.
3.1. Лангатат 1ХТ, 35.5.5.
3.1.1. Объекты исследования, состав, структурные параметры, цвет
3.1.2. Структурное совершенство
3.1.3. Оптические, электрофизические, диэлектрические и механические свойства.
3.2. Ланганит ЬвЫ, 35.5.5
3.2.1. Объекты исследования, состав, структурные параметры, цвет
3.2.2. Оптические и диэлектрические свойства.
3.3. Канигасит СЫ, Са3ХтЬСаз.
3.3.1. Объекты исследования, состав, структурные параметры, цвет
3.3.2. Оптические свойства
4. КРИСТАЛЛЫ ЦИНКИТА
4.1. Кристаллическая структура и морфология цинкита.
4.2. Методы получения кристаллов цинкита
4.3. Физические свойства цинкита
4.4. Изучение структурных и физических свойств кристаллов цинкита.
4.4.1. Объекты исследования, состав, структурные параметры, цвет
4.4.2. Структурное совершенство.
4.4.3. Оптические и электрофизические свойства
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Тетраэдры и тригональные пирамиды, сочленяясь по вершинам, образуют слои, чередующиеся по оси с со слоями, состоящими из октаэдров и додекаэдров рис. Связь между слоями и внутри слоев осуществляется за счет общих кислородных вершин и ребер полиэдров. Тригональные пирамиды меньше но размеру по сравнению с тетраэдрами, так как половина их ребер 00 обобществлена с додекаэдрами, что приводит к сжатию полиэдра, тогда как тетраэдры не имеют общих ребер с другими полиэдрами. Октаэдры имеют три общих ребра с додекаэдрами. Додекаэдры имеют общие ребра с соседними додекаэдрами, тригональными пирамидами и октаэдром. Несмотря на слоистую структуру, у кристаллов не наблюдается проявления спайности, что говорит о достаточно сильных связях между слоями и внутри них 8. Таким образом, структура кристаллов семейства лангасита представляет собой тригональный нецентросимметричный каркас с полостями, заполненными крупными катионами, и значительным преобладанием кислородных тетраэдров и тригопальных пирамид над октаэдрами. Большой процент общих кислородных ребер полиэдров и расположение значительной части атомов на осях 2 и 3 придают структуре жесткость и устойчивость к внешним воздействиям 8. С 6. К настоящему времени известно о получении кристаллов лангатата, ланганита и канигасита следующими методами метод Чохральского , , табл. Бриджмена , , , метод безтигелыюй зонной плавки . Необходимо отметить, что кристалл был таюке получен в виде кристаллического волокна методом вытягивания кристаллов вниз i i , Л . Метод Чохральского осуществляется путм вытягивания кристаллов из большого объма расплава, находящегося в тигле, с инициацией начала кристаллизации путм приведения затравочного кристалла заданной структуры и кристаллографической ориентации в контакт со свободной поверхностью расплава. Для обеспечения более равномерного распределения температуры и примесей по объму расплава затравочный кристалл и тигель с расплавом вращают, причм в противоположных направлениях. Существенным недостатком метода Чохральского является использование тигля, который может оказаться источником примесей. Также метод характеризуется наличием большой открытой площади расплава, поэтому летучие компоненты и примеси активно испаряются с поверхности расплава. Таблица 1. Условия получения монокристаллов ,С ЮТ, ЮМ и СЖ методом Чохральского. Материал тигля Размер тигля диаметр, мм И высота, мм I. I. 0 I. V,скорость вытягивания, ммч 0. Кристаллы ЮЗ, ЮТ, ЮМ и СМ в основном выращивают в иридиевых Тпл. С, в платиновых тиглях Т1Л. С, реже в тиглях из сплава платины с родием Т. С табл. Именно данные материалы способны выдерживать температуры расплавов ЮТ, ЬСТ, ЮМ и СМСЗ. Однако, срок службы тиглей в процессе выращивания кристаллов семейства лангасита, изготовленных из чистой платины, ограничивается 12 технологическими циклами, что обусловлено тем, что платина работает практически при своей максимальной рабочей температуре . При эксплуатации тиглей, изготовленных из сплава родия с платиной, происходит растворение родия в расплаве и тем самым, снижается качество кристаллов . Таким образом, в настоящее время основным конструкционным материалом тиглей для выращивания промышленных монокристаллов , ЮТ, ЮМ и СМяУ методом Чохральского является иридий. Однако наличие кислорода в атмосфере выращивания приводит к некоторым потерям иридия, что связано с образованием оксидной фазы металла. Поэтому актуальной проблемой при выращивании кристаллов группы лангасита является выбор атмосферы выращивания. С одной стороны, для предотвращения окисления тигля необходима нейтральная атмосфера 2, Аг табл. Ы2 , Аг табл. В связи с этим, в разных работах авторы предлагают различные атмосферы выращивания табл. Выращивание монокристаллов ЮЗ, ЮТ, и СМ в разных кристаллографических направлениях имеет большое значение для изготовления кристаллических элементов заданного кристаллического направления табл. На рис. Х,и Усрез, используемые для выращивания кристаллов, изучения физических свойств и производства приборов.