Выращивание, состав, морфология и свойства твердых растворов редкоземельноалюминиевых боратов

• Автор: Копорулина, Елизавета Владимировна
• Шифр специальности: 04.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
ГЛАВА 1 Бораты со структурой хантита и
их производные
1.1 Общая характеристика редкоземельных боратов
1.2 Структурные особенности редкоземельно
алюминиевых боратов 11А1з(ВОз)4
1.3 Выращивание и состав кристаллов КАЬ(ВОз)4
1.3.1 Практические возможности раствор-расплавной
кристаллизации
1.3.1.1 Расплавы-растворители
1.3.1.2 Фазообразование и области кристаллизации
11А1з(ВОз)4
1.3.2 Химический состав кристаллов КА13(В03)4
1.3.2.1 Основы термодинамической теории коэффици
ентов распределения . V '
1.4 Морфология кристаллов КА£з(ВОз)4
ГЛАВА 2 Методика исследований
2.1 Кристаллизация твердых растворов двойных
боратов редкоземельных элементов со структурой хантита
2.1.1 Исходные вещества
2.1.2 Аппаратура
2.1.3 Приготовление шихты
2.1.4 Спонтанная кристаллизация
2.1.5 Выращивание на затравку
2.1.5.1 Определение температуры насыщения раствора
расплава
2.2 Исследование однородности и термической ус
тойчивости смешанных КА1з(В03)4 боратов
2.2.1 Физические предпосылки электронно-зондовых
методов исследования вещества
2.2.2 Основные виды излучения и способы их регист
рации
2.2.3 Пробоподготовка и режимы исследований
2.3 Исследование люминесцентных свойств кри
сталлов
ГЛАВА 3 Получение кристаллов твердых рас
творов редкоземельных боратов
3.1 Спонтанная кристаллизация
3.2 Выращивание кристаллов на затравках
3.2.1 Особенности фазообразования в системе
(ТИо.ОЗ,Уо.95)А1з(В03)4-(Шо.05Хо.95)203-В20з-
К2М03010

ГЛАВА 4 ГЛАВА
Выводы
Морфологические особенности, состав и структура кристаллов смешанных редкоземельно-ал юмиїїевьіх боратов
Термическая стабильность и люминесцентные свойства твердых растворов редкоземельно-алюминиевых боратов
5.1 Механизм и кинетика термического разложения
5.2 Люминесцентные свойства кристаллов (У,Но)А1з(ВОз)4 и РгА13(ВОз)4
Литература
Введение
В настоящее время известно довольно много безводных редкоземельных боратов, среди которых два минерала: водосодержащий брайчит (Се,Ъа)2В22С>4з ' 7Н20 и безводный пепроссиит (Се,Ьа)А1зВз09. Причем последний был открыт итальянскими минералогами недавно, в 1993 году.
По мере изучения физических свойств самой популярной среди них стала обширная группа тугоплавких и химически стойких боратов с общей формулой КМ3(В03)4, где В. = иттрий или редкоземельный элемент, а М = А1, Сг, Оа, Ре и 8с. Появилась перспектива создания на основе этих материалов нелинейно-оптических элементов, высокоэффективных минилазеров, акустоэлектронных приборов и, что особенно важно, принципиально новых активно-нелинейных устройств. Особый интерес в связи с этим представляют кристаллы твердых растворов системы УА13(В03)4-N6 А! 3 (В 03 )4 - Об А ] 3 ( В 03 )4 и иттрий-алюминиевого бората, активированного' эрбием, гольмием, иттербием и некоторыми другими редкоземельными элементами. В частности, кристаллы (Лб,У)А13(В03)4 (ЛУАВ) с концентрацией неодима 4-8 ат.% уже применяются в научном приборостроении. Тем не менее, до последнего времени по сути дела не было данных о влиянии условий кристаллизации на состав и структуру этих твердых растворов.
Представленная работа посвящена изучению раствор-расплавной кристаллизации (Лб,У)А13(В03)4, (0б,У)А13(В03)4, (Но,У)А13(В03)4,
(УЬ,У)А13(ВОз)4 и (Ти,У)А13(В03)4 и, прежде всего, выявлению зависимости между условиями их выращивания, составом, однородностью, внешней и внутренней морфологией. В основу диссертации положены результаты работы, выполненной автором с 1994 по 1999 г.
Научная обоснованность выводов базируется на более 120 циклах по выращиванию кристаллов, продолжительностью каждого от трех недель

ряется быстрее. Экспериментальные данные по испарению расплава тримолибдата калия позволяют получить изотермы и политермы потерь его массы для любого времени испарения. Это дает возможность с достаточной точностью определить точки насыщения раствор-расплава при построении кривых растворимости и контролировать процесс роста кристаллов, учитывая изменение концентрации раствора за счет улетучивания растворителя. Растворители на основе тримолибдата калия получили широкое распространение при выращивании двойных боратов трехвалентных элементов. В качестве растворителя используется как чистый тримолибдат [Леонюк, 1985; [Chen, 1988; Hu et al., 1997; Hu et al., 1997(1); Jung et al., 1996; Leonyuk et al., 1979; Wang et al., 1991] так и более сложные системы: К2М03ОЮ-В2О3, K2M03O10-R2O3-B2O3 [Леонюк, 1985; Leonyuk et al., 1995; Jung et al., 1996; Wang et al., 1996].
1.3.1.2 Фазообразование и области кристаллизации RA13(B03)4
Использование растворов-расплавов с одной стороны упрощает задачу: позволяет получать кристаллы веществ, плавящихся инконгруэнтно, снижает температуру плавления тугоплавких соединений, а с другой стороны - осложняет, вследствие образования в системе нескольких кристаллических фаз [Тимофеева, 1978]. Отсюда вытекает необходимость исследования областей устойчивости кристаллических фаз и динамики температурных границ фазообра-зования.