Свойства и дефекты оптических кристаллов : Кварц, корунд, гранат

• Автор: Брызгалов, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 261 с. : ил.

Глава 1
Оптические свойства и структура реальных кристаллов.
1.1 Взаимодействие излучения с кристаллом
1.2 Регенерация и формы роста кристаллов
1.3 Структура и физические свойства кварца
1.4 Микродефекты кристаллов рубина, получаемых способом Вернейля
1.5 Оптические свойства кристаллов граната и их зависимость от температуры и нейтронного облучения
Глава 2
Методы выращивания и исследования кристаллов
2.1 Физико-химические основы гидротермального метода выращивания кристаллов
2.2 Метод травления
2.3 Гидротермальный метод травления
2.4 Механизм термолюминесценции оптических кристаллов
Глава 3
Физические свойства и дефектность кристаллов кварца.
3.1 Влияние дефектов на добротность и оптические свойства кристаллов
3.2 Микродефекты кристаллов кварца
3.3 Формирование кристаллов на затравках среза (0001) простой и сложной формы
3.4 Формирование кристаллов кварца на затравках с несингулярной поверхностью
3.5 Зависимость макродефектности кристаллов кварца от скорости выращивания
Глава 4
Формирование, оптические свойства и дефекты кристаллов корунда, АИГ, КГВ.
4.1 Формирование кристаллов рубина, получаемых гидротермальным способом.
4.2 Зависимость дефектности кристаллов корунда, получаемых из расплава, от кристаллографического направления и условий выращивания
4.3 Зависимость внутреннего строения кристаллов рубина, получаемых способом Вернейля, от кристаллографического направления выращивания
4.5 Влияние примеси титана на совершенство и оптические свойства кристаллов рубина, полученных способом Вернейля
4.6 Влияние термической обработки рубина на дефектность кристаллов
4.7 Зависимость оптических свойств и дефектности кристаллов УзА15012+Ш3+от условий выращивания и концентрации примеси неодима
4.8 Внутреннее строение и оптические свойства кристаллов У3А15012+Нс13+, полученных способом направленной кристаллизации
4.9 Зависимость совершенства и оптических свойств кристаллов КГВ+Ш от способа выращивания и концентрации неодима
Глава 5
Природа дефектов оптических кристаллов и молекулярный механизм роста кристаллов кварца
5.1 Устойчивость поверхности роста кристаллов
5.2 Наследование и размножение дефектов в кристаллах
5.3 Структура тетраэдрического комплекса [БЮ,}]"4 и поверхностный заряд низкотемпературного кварца
5.4 Молекулярный механизм роста кристаллов кварца
5.5 Термодинамический подход к формированию кристаллов
Литература

Актуальность темы:
Научно-технический прогресс немыслим без развития таких отраслей науки, как радиоэлектроника, квантовая, нелинейная и волоконная оптика, вычислительная техника, в которых применяются кристаллы кварца, рубина, граната, вольфрамата с их уникальными физическими свойствами. Свойства реальных кристаллов в значительной степени зависят от их совершенства, определяемого условиями выращивания.
Возросшие потребности в кристаллах способствовали развитию теоретических работ. Однако, в настоящее время нет общепринятой теории роста и формирования реальных кристаллов, поэтому между теоретическими работами по росту и практическими результатами по их выращиванию существует большой разрыв.
Значительных успехов в получении кристаллов с заданными физическими свойствами можно добиться только в том случае, если установлена связь между физическими свойствами кристалла, его субструктурой и условиями выращивания. В представленной работе мы попытались установить такую связь для кристаллов, которые нашли применение в оптике, радиотехнике и квантовой оптике.
Работа носит практический характер и выполнена в соответствии с поставленными задачами технологического плана. Исследования проводились в лаборатории физического факультета Челябинского государственного педагогического университета по хоздоговорам: с заводом "Кристалл" /г. Южноуральск/, НИИ ГОИ и ЛИТМО /г. Санкт-Петербург/, НИИ "Фонон" /г. Москва/, завод ТТК /г. Куса/.
Цель работы:
Систематическое исследование зависимости дефектности и физических свойств рубина, кварца, граната и калийгадолиниевого вольфрамата от

В основе конвективного процесса лежит изменение плотности раствора с изменением температуры:
~ = р(а~Ьу), (2.3)
где Ар = р„- рх -разность плотностей нагретого раствора в зоне растворения и раствора с более низкой температурой в зоне роста (отработанного), разность температур указанных зон- АТ, р - плотность раствора,
1 Ж ~ 7 Ж
а = —(—)р- температурный коэффициент расширения раствора, а = —(~г)«-
1 С/1 Р С/С
коэффициент изменения плотности раствора, обусловленный
растворимостью кристаллообразующего вещества., у = — - температурный
коэффициент растворимости.
При у >0 возможно ^ <0, и горячий насыщенный раствор поднимается
из зоны растворения в зону роста с более низкой температурой, затем, с выделением избыточного вещества, раствор снова перемещается в зону растворения. Этот случай нашел применение при выращивания кварца и корунда гидротермальным методом.
При отрицательном коэффициенте растворимости -^>-0 горячий
раствор становится более плотным, чем при более низкой температуре. В этом случае шихту помещают в зону с низкой температурой, а затравки
высокой. Для ~ =0 плотность раствора не меняется с температурой, тогда
для выращивания кристаллов метод перепада температур не пригоден, а применим метод получения пересыщения раствора испарением.