Синтез и исследование лазерных кристаллов Mg2SiO4:Cr с контролируемым валентным состоянием и структурной локализацией ионов хрома

• Автор: Гайстер, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Введение

Глава 1 Кристаллы форстерита с хромом. Обзор литературы

1.1 Кристаллы форстерита с хромом как активная среда

твердотельных лазеров.

1.2 Состав, структура, физикохимические свойства форстерита

1.3 Собственные дефекты в кристаллах форстерита

1.4 Ионы хрома в форстерите.

1.4.1 Центры Сг

1.4.2 Центры Сг

1.4.3 Центры хрома иных валентностей.

1.5 Методы синтеза форстерита.

1.6 Обобщение литературных данных по кристаллам хром содержащего форстерита
Глава 2 Экспериментальные методы, использованные в работе
2.1 Выращивание кристаллов по методу Чохральского.
2.2 Методы определения концентраций легирующих примесей в
кристаллах
2.2.1 Рентгеноспектральный микроанализ.
2.2.2 Атомноэмиссионная спектрометрия с ионизацией в
индуктивносвязанной плазме.
2.2.3 Нейтронноактивационный анализ.
2.3 Методы анализа валентного состояния и структурной
локализации ионов хрома .
2.3.1 Оптическая спектроскопия.
2.3.2 Спектроскопия ЭПР
Глава 3 Растворимость примеси хрома в кристаллах форстерита в
зависимости от уровня легирования и окислительновосстановительных условий синтеза.
3.1 Зависимость коэффициента распределения хрома между кристаллом и расплавом форстерита от общей концентрации хрома
3.2 Влияние уровня легирования на содержание ионов Сг3 и Сг4 в кристаллах форстерита по данным абсорбционной спектроскопии
3.3 Зависимость коэффициента распределения хрома от
концентрации кислорода в ростовой атмосфере
3.4 Влияние концентрации кислорода в ростовой атмосфере на содержание ионов Сг3 и Сг4 в кристаллах форстерита по данным абсорбционной спектроскопии
Глава 4 Сопряженный изоморфизм в кристаллах форстерита,
легированных хромом
4.1 Компьютерное моделирование процессов зарядовой компенсации
в кристаллах форстерита с хромом.
4.2 Экспериментальное исследование зависимости коэффициентов
распределения хрома и лития от соотношения легирующих примесей в расплаве.
4.3 Формирование центров Сг различной структуры в кристаллах
МЮ4СгДл по данным спектроскопии ЭПР.
Глава 5 Лазерные кристаллы МБКСгДд с активными центрами Сг3
5.1 Влияние оптически неактивных ионов лития на спектрально
люминесцентные характеристики кристаллов форстерита с хромом
5.2 Сравнительный анализ данных оптической и ЭПРспектроскопии.
Идентификация оптических центров
5.3 Кристаллы БЮ4СгДл как новый лазерный материал.
Заключение.
Приложение Л.
Библиографический список использованной литературы.
Введение


В первом параграфе проведено теоретическое сравнение эффективности различных зарядовых компенсаторов с использованием данных структурного компьютерного моделирования. Показано, что по сравнению с кристаллами МЮ4, легированными только ионами хрома, наибольшее увеличение растворимости ионов Сг3 в форстери те должно достигаться при сопряженном изоморфизме ионов хрома и лития. Во втором параграфе приведены результаты исследования зависимоеги Кст от массового содержания лития в исходном расплаве при выращивании кристаллов в атмосфере с фиксированным содержанием кислорода ро2 1x Па из расплава с фиксированным содержанием хрома СьСг хЮ2 масс Установлено, что при выращивании кристаллов форстерита с хромом из расплавов, содержащих литий, растворимость хрома в форстерите увеличивается в 1,5 раза. Б третьем параграфе методами спектроскопии ЭПР исследованы процессы, протекающие при солсгировании кристаллов хромсодержащего форстерита ионами лития. Показано, что в кристаллах форстерита, наряду с изолированными центрами Сг3, существует ряд комплексных центров на основе ионов Сг3, структура которых определяется типом зарядового компенсатора. В кристаллах ГБЮСг обнаружены три вида центров Сг3 на основе хромвакансионных ассоциатов, в кристаллах МЮ4Сг,1Л два вида хромлитиевых ассоциатов. Анализ изменений концентраций различных видов ассоциатов с ростом СЦЬ показывает, что при выращивании кристаллов форстерита с хромом из расплавов, содержащих литий, изменяется механизм зарядовой компенсации в кристаллах 1Ю4Сг. В главе 5 представлены результаты спектроскопических исследований лазерных кристаллов МЮ4СгДл с активными центрами Сг3. В первом параграфе приведены результаты, демонстрирующие влияние оптически неактивной примеси лития на спекгратьнолюминесцентные характеристики кристаллов МЗЮСг. Сг3 в форстерите. ГЮ4Сг и МЮСгДл. МЮ4Сг ассоциатам ионов Сг3М2 и вакансий в позициях магния, в лазерных кристаллах МЮ4Сг,Ь хромлитиевым асоциатам Сг3М2ЬМ1. В третьем параграфе по результатам проведенного исследования определены условия роста кристалла форстерита с активными центрами Сг3МЛМ1 для проведения генерационного эксперимента. Приводятся результаты экспериментов по импульсной и непрерывной генерации на кристаллах М8Ю4Сг,1л с активными центрами Сг3МлМ1. В заключении сформулированы основные выводы по результатам проведенных исследований. В приложении А дана дополнительная информация об условиях синтеза образцов, исследованных в данной работе, и представлены фотографии выращенных кристаллов. Апробация работы. X Национальная конференция по росту кристаллов, Москва, Россия, ноября . Ii Ii V ix, , , 9,. XI Национальная конференция по росту кристаллов, Москва, Россия, декабря . Vi, i, ,. Влияние ионного радиуса и заряда примеси на коэффициент ее распределения между кристаллом и расплавом форстерита В. Б. Дудникова и др. Материалы электронной техники. С. . I v, . V. i, . V. iv . V. . Влияние ростовых условий и примесного состава на распределение хрома между кристаллом и расплавом форстерита Л. В. Гайстер и др. Москва, ноября Тезисы докладов М. С. 3. Б. Дудникова и др. Неорганические материалы Т. Рябов, И. Д. ЭПР центров 3i в синтетическом форстерите ,i2i4 И. Д. Рябов, А. В. Гайстер, Е. В. Жариков ФТТ Т. Вып. Исследование примесных центров Сг3 в кристаллах 2i,i методами ЭПРспсктроскопии и структурного компьютерного моделирования Минеева и др. Спектрально люминесцентные свойства сильнолегированных хромом монокристаллов форстерита. I. Спектры поглощения В. Ф. Лебедев и др. Кв. Т.ЗЗ, 3. С. . Распределение хрома между кристаллом и расплавом форстерита в зависимости от условий роста и легирования В. Б. Дудникова и др. И ДАН . Т.4, 4. V. i, . V. iv v i , , , ii . Исследование центров в лазерном кристалле ,Ii2i В. Ф. Лебедев и др. XI Национальная конференция по росту кристаллов, Москва, декабря г Тезисы докладов. М., Р. V v . V.I. V v . Импульсная и непрерывная генерация на новом лазерном кристалле 3,i2i Л. В. Гайстер и др. Кв. Б. Дудникова и др. Спектральные и генерационные свойства нового лазерного кристалла 3i2i В. Ф. Лебедев и др. ФТТ, , Т. Вып. С. . I ii ii i i iii i i 2i i . V. iv . V.5, . V v . Vi, i, , .