Выращивание, морфология и основные физические свойства монокристаллов диоксида германия со структурой α-кварца

• Автор: Балицкий, Денис Владимирович
• Шифр специальности: 04.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 107 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДИОКСИДЕ ГЕРМАНИЯ

2.1. Кристаллохимические особенности и основные физические свойства

2.2. Растворимость диоксида германия в воде и водных растворах электрол ито в

2.3. Существующие методы выращивания монокристаллов аСе

3. ВЫРАЩИВАНИЕ МОНОКРИСТАЛЛОВ аОЕ ИСПАРИТЕЛЬНОРЕЦИРКУЛЯЦИОННЫМ МЕТОДОМ.

3.1. Выбор и теоретическое обоснование метода выращивания кристаллов аСе.

3.2. Расчет параметров тепломассообмена.

3.3. Экспериментальное определение массового потока в кристаллизаторе испарительнорециркуляционного типа

3.4. Оборудование и аппаратура.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Выращивание монокристаллов аСе.
4.2. Внешняя морфология и внутреннее строение выращенных
кристаллов.
5. КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ осСЕ.
5.1. Химический состав кремнесодержащих кристаллов а
5.2. Дифрактометричсское изучение выращенных кристаллов.
5.3. Исследование структурных превращений выращенных кристаллов методом ДТА
5.4. Спектры поглощения в ИК области
5.5. Оптические константы.
5.6. Микротвердость.
5.7. Упругие, пьезоэлектрические и диэлектрические свойства кристаллов авеОг.
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
7. ЛИТЕРАТУРА.
1. ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


i в лаборатории синтеза минералов ИЭМ РАН на натурных необработанных кристаллах и ориентированных полированных пластинках шт. Химический состав образцов определяли с помощью электроннозондового анализа на кафедре петрологии геологического факультета МГУ более анализов, а также в химикоспектральной лаборатории ИЭМ РАН на сканирующем электронном микроскопе x МВХ с энергодисперсионным спектрометром i 0е0 более 0 анализов. Рентгеновские исследования кристаллов более дифракто грамм проведены на кафедре кристаллографии и кристаллохимии геологического факультета МГУ и в рентгеновской лаборатории ИЭМ РАН на рентгеновских порошковых дифракгометрах ДР1 УМ1. ДТА кристаллов анализов осуществлен в лаборатории кристаллизации из высокотемпературных растворов ИФТТ РАН Черноголовка, на приборе фирмы . Оптические константы обр. ИЭМ РАН. Микротвердость кристаллов гх0е опр. ПМТ3 в лаборатории синтеза минералов ИЭМ РАН. Расчет параметров тепломассообмена в кристаллизаторе испарительнорециркуляционного типа осуществлен в ИСМАН РАН Черноголовка. Пьезоэлектрические и диэлектрические свойства определенны в ИК РАН Москва, а упругие свойства в ИФВД II Троицк. Научная новизна. Впервые теоретически рассчитан и экспериментально исследован тепло и массообмен в кристаллизаторе испарительнорециркуляционного типа и на этой основе разработана рациональная конструкция и внутренняя оснастка аппарата дня воспроизводимого, непрерывного роста монокристаллов в мстастабильной области его существования. На гладких гранях , , рост кристаллов авеСЬ осуществляется послойно с образованием пологих вициналсй или ступеней роста. Впервые экспериментально показана возможность получения Яьсодержащих монокристаллов освеСЬ максимальное содержание БЮг до мол. Изоморфный характер вхождения кремния в структуру а0е доказан закономерными изменениями параметров элементарной ячейки, смещением соответствующих экзотермических пиков на термограммах Ягсодержащего а0е, а также и появлением в его ИК спектрах полос поглощения, отвечающих колебаниям мостиков Я1ООе и пары ве. Выращенные кристаллы авеСЬ позволили впервые оценить их пьезоэлектрические, диэлектрические и упругие свойства, сравнить их с аналогичными характеристиками для кварца и других кварцеподобных материалов А1Р, СаР и показать, что пьезоэлектрические константы 1 и с1и существенно примерно в два и пять раз соответственно выше, чем у кварца, и сопоставимы с СтаРОф Отмеченное превышение пьезоэлектрических констант является не случайным и подтверждает теоретическое предсказание проф. Э. Филиппо с соавторами РЫПрро ЯЮ2. Вместе с этим, ранее предполагавшиеся возрастание коэффициента электромеханической связи аСе экспериментально не подтверждается, что объясняется значительным увеличением у этого соединения диэлектрических проницаемостей. Практическое значение. Впервые разработаны методика и аппаратура для воспроизводимого непрерывного роста монокристаллов аСе. Установленные при этом значения пьезоэлектрических констант позволяют отнести монокристаллы а0е к пьезоэлектрикам, перспективным для использования в технике. Введение в аСе примеси кремния заметно на 00С расширяет температурную область его работоспособности. Разработанные испарительнорециркуляционный метод и соответствующая аппаратура для выращивания монокристаллов а0е могут с успехом использоваться при выращивании кристаллов других соединений. Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на XIII Российском совещании по экспериментальной минералогии Черноголовка, , XII Международной конференции по росту кристаллов Гаага, , II Рабочем совещании по пьезоэлектрическим материалам Монтпелье, , III Международной конференции Кристаллы рост, свойства, реальная структура и применение Александров, и III Международном симпозиуме по сольвотермальным реакциям Бордо, . Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных статей в отечественных и зарубежных изданиях одна работа находится в печати.