Получение монокристаллов активированного сапфира Al2 O3: Ti4+, Fe3+ и исследование их спектров поглощения в УФ и видимой областях
Диссертация
Установлено, что степень поляризации света Р, прошедшего через кристаллы Al203: Ti4+, Fe3+ в направлении оптической оси, существенно зависит от условий выращивания монокристаллов. При скорости роста 2 мм/час и менее и низких значениях концентраций диоксида титана и осевого температурного перепада величина Р не зависит от угла, а между плоскостью симметрии кристалла и направлением колебаний… Читать ещё >
Содержание
- 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
- 1. 1. Дефектообразование в чистых и примесных кристаллах с ковалентными связями
- 1. 2. Влияние примесей на процессы дефектообразования в ковалентных кристаллах
- 1. 3. Управление тепловым полем и процессом конвекции при выращивании монокристаллов
- 1. 4. Особенности спектров поглощения в легированном корунде
- ГЛАВА II. МЕТОДИКА ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ
- 1. 1. Аппаратура для выращивания монокристаллов
- 2. 2. Технология выращивания монокристаллов Al203: Ti4+, Fe3+
- 2. 3. Технические характеристики узлов установки по выращиванию монокристаллов методом Вернейля
- 2. 4. Изготовление и сборка теплового узла установки
- Выводы по главе 2
- ГЛАВА III. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРНОГО СОВЕРШЕНСТВА КРИСТАЛЛОВ Al203: Ti4+, Fe3+, ВЫРАЩЕННЫХ МЕТОДОМ ВЕРНЕЙЛЯ В ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ
- 3. 1. Кристаллографические данные о симметрии Корундов и его структурных дефектах
- 3. 2. Тепловые условия выращивания монокристаллов Al203: Ti4+, Fe3+ методом Вернейля
- 3. 3. Исследование монокристаллов Al203: Ti4+, Fe3+ методом рентгеновской дифракционной топографии
- 3. 4. Измерение степени поляризации света в направлении поворотной оси симметрии 3-то порядка
- Выводы по главе 3
- ГЛАВА IV. ОСОБЕННОСТИ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ СВЕТА В КРИСТАЛЛАХ Al203: Ti4+, Fe3+
- 4. 1. Анализ условий получения кристаллов
- 4. 2. Исследование спектров поглощения кристаллов Al203: Ti4+, Fe3+ в области 200 — 300 нм
- 4. 3. Дефекты структуры и фотоиндуцированный резонанс Фано в спектрах поглощения кристаллов a-Al203:Ti4+, Fe3+
- 4. 4. Влияние механических напряжений на процессы преобразования зарядового состояния ионов титана в кристаллах Al203: Ti4+, Fe3+
- Выводы по главе 4
Список литературы
- Вильке К.Т. Выращивание кристаллов / Вильке К. Т. Ленинград:1. Недра, 1977. 334 с.
- Патент SU, № 1 820 925 (A3). Способ выращивания кристаллов методом Вернейля и установка для его осуществления / И. Н. Циглер, К.П. Чирки-на, В. М. Царев и др. 1993 г.
- Добровинская Е.Р. О различном характере релаксации напряжений в монокристаллах корунда // Добровинская Е. Р., Литвинов Л. А., Пищик В. В., Цайгер A.M. // Кристаллография. 1977 — Т. 22, вып. 4. — С. 879 — 885.
- Мусатов М.И. Образоание дефектной структуры в профилированных кристаллах оптического корунда // Мусатов М. И., Николаев И. Н., Пету-нина И.Н., Иванов Б. Г. // Известия АН СССР. Сер. физ. 1980. — Т. 44, № 2. -С. 400−403.
- Катрич Н.П. Исследование механизма образования донных полостей в монокристаллах лейкосапфира / Катрич Н. П., Бороденко Ю. А., Соловьева Е. П., Мирошников Ю. П. // Монокристаллы и техника. Харьков, ВНИИ монокристаллов. — 1976.Вып. 14. — С. 27−32.
- Златкин А.Т. Акустико-эмиссионное исследование процесса выращивания кристаллов корунда методом Вернейля / Златкин А. Т., Лубе Э. Л.,
- Циглер И.Н., Чиркина К. П. // Кристаллография. 1989. — Т. 34, вып. 6. — С. 1579- 1582.
- Millins W.W. Morphological stability of a particle growing by diffusion or heat grow / Mullins W.W., Sekerka R.F. // J. Appl. Physics. 1963. — V. 34, № 2,-P. 323−329.
- Бороденко Ю.А. Закономерности образования газовых включений при росте кристаллов лейкосапфира / Бороденко Ю. А., Катрич Н. П., Тиман Б. Л. // Кристаллография. 1987, — Т. 32, вып. 2. — С. 473 — 477.
- Pohl R.G. Solute redistribution by recrystallization / Pohl R.G. // J. Appl. Physics. 1954. — V. 25, № 9. — P. 1770 — 1178.
- Гегузин Я.Е. Концентрационное уплотнение примеси на границе движущегося фронта кристаллизации расплава / Гегузин Я. Е., Дзюба А. С., Кононенко И. В. // Кристаллография. 1981. — Т. 26, вып. 3. — С. 571 — 576.
- Маурах М.А. Жидкие тугоплавкие окислы / Маурах М. А., Митин Б. С. М.: Химия, 1979. — 127 с.
- Voronkov V.V. The mechanism of swirl defects formation in silicon / Voronkov V.V. // J. Cryst. Growth. 1982. — V. 59. — P. 625−643.
- Takeno H. New data based on the investigation of structure defects in silicon / Takeno H., Kato M., Kitagawara Y. //// In: Proceeding of 2 Intern. Sym-pos. on Advanced Technology of Silicon Material / Ed. M. Umepo. Osaka: 1996. — P 294 — 299.
- Amnion W. The dependence of bulk defects on the axial temperature gradient of silicon crystals during Crochralski growth / Ammon W., Dornberger E. Oclkrug H, Weidner H. // J. Cryst. Growth. 1995. — V. 151. — P. 273 — 277.
- Добровинская Е.Р. Связь структурного совершенства с механизмами роста монокристаллов корунда, выращенных различными методами / Добровинская Е. Р., Литвинов Л. А., Пищик В. В. // Известия АН СССР. Сер. физ. 1983. — Т. 47. — С. 322 — 329.
- Добровинская Е.Р. Связь механизма перемещения межфазной поверхности с проблемой получения кристаллов с заданным распределением структурных дефектов / Добровинская Е. Р., Пищик В. В. // Известия АН СССР. Сер. физ. 1985. — Т. 49. — С. 2386 — 2389.
- Добровинская Е.Р. О различном характере релаксации напряжений в монокристаллах корунда / Добровинская Е. Р., Литвинов Л. А., Пищик В. В., Цайгер A.M. // Кристаллография. 1977. — Т. 22, вып. 4. — С. 879 — 888.
- Белая А.Н. О возможностях управления примесной неоднородностью в монокристаллах корунда / Белая А. Н., Добровинская Е. Р., Литвинов Л. А., Пищик В. В. // Кристаллография. 1981. — Т. 26. — С. 164 — 170.
- Tang D.Y. A study on growth of p-BaB204 crystals / Tang D.Y., Zeng W.R., Zhao Q.L. // J. Cryst. Growth. 1992. — V. 123. — P. 445 — 450.
- Markgraf S.A. Top seeded solution growth of LiB305 / Markgraf S.A., Furukawa Y., Sato M. // J. Cryst. Growth. 1994. — V. 140. — P. 343 — 348.
- Павлюк А.А. Фазовые диаграммы систем и выращивание монокристаллов KGd(W04)2 и RbGd (W04)2, активированных неодимом / Павлюк А. А., Юданова Л. И., Потанова О. Г. // Неорг. матер. 1997. — Т. 33, № 1. — С. 72 — 75.
- Шашков Ю.М. Выращивание монокристаллов методом вытягивания / Шашков Ю. М. М.: Металлургия, 1982. — 312 с.
- Попов С.К. Использование стержневого корунда в производстве искусственного волокна / Попов С. К., Попова А. А. // Рост кристаллов М.: Изд. АН СССР, 1959. — Т. 2. — С. 140 — 185.
- Зелигман Э.Б. Влияние тепловых условий на качество кристаллов корунда, выращиваемых методом Вернейля / Зелигман Э. Б., Алеев Е. Р., Симакова Н. Б., Циглер И. Н. // Кристаллография. 1976. — Т. 21, вып. 5. — С. 1014−1021.
- Сиротин Ю.И. Основы кристаллофизики / Сиротин Ю. И. Шасколь-ская М.П. 2-е изд., М.: Наука, 1979. — 640 с.
- Грум-Гржимайло С. В. Данные спектрального анализа корунда / Грум-Гржимайло С.В. // Труды Ж АН СССР. 1953. — Вып. 8. — С. 51 — 56.
- Патент RU, № 2 049 832 (С1). Шихта для выращивания монокристаллов корунда фиолетовой гаммы / Т. А. Дербенева, Л. Н. Райская. 1995 г.
- Кравецкий Д.Я. Получение способом Степанова профилированных кристаллов корунда и граната и некоторые области их применения / Кравецкий Д. Я., Егоров Л. П., Затуловский JI.M. и др. // Известия' АН СССР. Сер. физ. 1980. — Т. 44, № 3. — С. 378 — 385.
- Платонов А.Н. Природа окраски самоцветов / Платонов А. Н. Таран М.Н., Балицкий B.C. М.: Недра, 1984. — 195 с.
- Свиридов Д.Т. Оптические спектры ионов переходных металлов в кристаллах / Свиридов Д. Т., Свиридова Р. К., Смирнов Ю. Ф. М.: Наука, 1976.-267 с.
- Марфунин А.С. Введение в физику минералов / Марфунин А. С. -М.: Недра, 1974. 324 с.
- Платонов А.Н. Природа окраски минералов / Платонов А. Н. Киев: Наукова думка, 1976. — 264 с.
- Багдасаров Х.С. Гигантские импульсы лазера на кристалле Al203:Ti / Багдасаров Х. С., Данилов В. П., Колеров А. Н. и др. // Письма в ЖТФ. 1988. Т. 14, вып. 4.-С. 342−344.
- Батище С.А. Генерация субнаносекундных импульсов на кристал1. О Lлах Al203: Ti / Батище С. А., Демидович А. А., Коптев В. Г. и др. // Доклады АН СССР. 1989. — Т. 305, № 2. — С. 337 — 339.
- Мезенов А.В. Термооптика твердотельных лазеров / Мезенов А. В., Соме Л. Н., Степанов А. И. Л.: Машиностроение, 1986. — 197 с.
- Антонов П.И. Влияние анизотропии на термоупругие напряжения, возникающие при выращивании профилированных монокристаллов / Антонов П. И., Бахолдин С. И., Галактионов Е. В., Тропп Э. А. // Известия АН СССР. 1980. — Т. 44, № 2. — С. 255−268.
- Попов С.К. Использование стержневого корунда в производстве искусственного волокна / Попов С. К., Попова А. А. // Рост кристаллов. М.: Изд. АН СССР, 1959.-Т. 2.-С. 186−210.
- А.с. № 148 017 СССР. Печь к аппаратам для выращивания монокристаллов тугоплавких веществ / И. Н. Циглер, С. А. Файвусович, Ю. К. Гулевич. Опубл. 1962. Бюл.№ 12.
- Patent US № 3 012 374. Method for growing crystals / L. Merker. 1961.
- Patent US № 3 007 752. Method of making synthetic unicrystalling bodies / W. Drost, R.W. Kebler, E.E. Dutchess. 1963.
- Patent US № 3 778 234. Process for growing crystals using an ozone enriched hydrogen-oxygen blame / C.M. Cobb. 1973.
- A.c. № 2 839 983 СССР. Устройство для выращивания монокристаллов тугоплавких окислов / А. Г. Носоновский, Ю. М. Либин, В. Я. Вакуленко. Опубл. 1970. Бюл. № 32.
- А.с. № 248 637А Устройство для выращивания монокристаллов тугоплавких окислов / А. Г. Носоновский, Ю. М. Либин, В. В. Пищик. Опубл. 1985. Бюл. № 22.
- Э.Б. Зелигман Влияние тепловых условий на качество кристаллов корунда, выращиваемых методом Вернейля / Э. Б. Зелигман, Е. Р. Алеев, Н. Б. Симакова, И. Н. Циглер // Кристаллография. 1976. — Т. 21, вып.5. — С. 1013 — 1020.
- Патент № 182 0925A3 РФ. Способ выращивания кристаллов методом Вернейля и установка для его осуществления / И. Н. Циглер, К.П. Чирки-на, В. М. Царев, В. И. Гусев, И. И. Каргин. Опубл. 1993. Бюл. № 21.
- Руднецкая Е.С. Кристаллография и структура корунда / Руднецкая Е. С. // Труды ин-та кристаллографии АН СССР. 1953. Вып. 8. — С. 4 — 21.
- Белов Н.В. Структурная кристаллография / Белов Н. В. М.: Изд. АН СССР, 1951.-86 с.
- Диаграммы состояния систем тугоплавких окислов: Справочник / Под ред. Ф. Я. Галахова. Л.: Наука, 1985. — 384 с.
- Грум-Гржимайло С. В. Итоги лабораторных исследований различных свойств кристаллов синтетического корунда / Грум-Гржимайло С.В., Классен-Неклюдова И.В. // Труды института кристаллографии АН СССР. -1953.-Вып. 8.-С. 5−12.
- Карвец В.А. Двойникование в пластинчатых кристаллах, а А120з / Карвец В. А. // Кристаллография. — 1976. — Т. 21, вып. 2. — С. 415 — 417.
- Кикин П.Ю. Искривление и расщепление границ блоков при переходе рубин лейкосапфир в рубиновых элементах с лейкосапфировыми наконечниками / Кикин П. Ю. // Кристаллография. — 1975. — Т. 20, вып. 3. — С. 673 — 674.
- Багдасаров Х.С. Разориентация блоков в кристаллах лейкосапфира / Багдасаров Х. С., Белых И. Г., Федоров Е. А. // Кристаллография.- 1982. Т. 27, — вып.1. — С.207−208.
- Инденбом B.JI. К теории образования напряжений и дислокаций при росте кристаллов / Инденбом B.JI. // Кристаллография.- 1964. Т. 9. — С. 74−83.
- Шефталь Н.Н. О некоторых закономерностях образования монокристаллов / Шефталь Н. Н. // Рост кристаллов. Т. 5. М.: Наука, 1965. — С. 34 -44.
- Андреев Е.М. Оценка температурных полей и термических напряжений для полупрозрачных профилированных изделий / Андреев Е. М., Антонов П. И., Бахолдин С. И., Галактионов Е. В., Юферев B.C. // Известия АН СССР. Сер. физ. 1976. — № 7. — С. 1426 — 1430.
- Бородин В.А. Влияние тепловых условий процесса на огранку монокристаллов корунда, получаемых способом Вернейля / Бородин В. А., Та-тарченко В.А., Чернышева Л. И., Яловцев Т. Н. // Кристаллография. 1980, -Т.25, вып.З. — С. 590 — 594.
- Adamski J.A. Growth of uncommon Vermeil crystals and their characterization by light scattering / Adamski J.A., Powell R.C., Sampson J.L. // J. Cryst. Growth. 1968. — V. 3/. — P. 246 — 249.
- Grabmaier J.G. Die schmelzfilmdicke beider rubin-syn these nach vemeuih und ihr einfluss auf die kristall perfection / Grabmaier J.G. // J. Cryst. Growth.-1969. V. 5, № 2. — P. 105 — 110.
- Акуленко E.M. Оценка толщины слоя расплава при выращивании рубина методом Вернейля / Акуленко Е. М., Жмурова З. И., Малахова К. П., Хаимов-Мальков В.Я. // Кристаллография. 1980. — Т. 25, вып.З. — С. 653 -654.
- Ровинский Б.М. Количественная оценка субструктуры монокристаллов по лауэграммам высокого разрешения / Ровинский Б. М., Костюкова Е. П. // Кристаллогрфия. 1968. — Т. 13, вып.2. — С. 302 — 306.
- Левин Д.М. Изучение степени совершенства кристаллов a-Al203:Ti, Fe, полученных методом Вернейля / Левин Д. М., Герасимов В. П., Гусейнов Ф. Х. И Известия ТулГУ. Сер. Физика. 2000. Вып. 2. — С. 197 -204.
- Патент № 2 124 077 РФ. Способ выращивания звездчатых монокристаллов тугоплавких окислов по методу Вернейля / Герасимов В. П., Гусейнов Ф. Х., Левин Д.М.- Опубл. 1998- Бюл. № 36.
- Левин Д.М. Особенности спектров поглощения ионов титана и железа в кристаллах Al203:Ti, Fe / Левин Д. М., Герасимов В. П., Гусейнов Ф. Х. // Журн. прикл. спектроскопии. 2001. — Т. 68, № 3. — С. 375 — 379.
- Борн М. Основы оптики / Борн М., Вольф Э. М.: Наука, 1970. -720 с.
- Меланхолии Н.М. Методы исследования оптических свойств кристаллов / Меланхолии Н. М. М.: Наука, 1970. -156 с.
- Мезенов А.В. Термооптика твердотельных лазеров / Мезенов А. В., Соме Л. Н., Степанов А. И. М.: Наука, 1970. — 156 с.
- Косевич A.M. Основы механики кристаллической решетки / Косе-вич A.M. М.: Наука, 1972. — 280 с.
- Даниленко Ю.К. Сегрегация вакансионно-примесных дефектов в сапфире / Даниленко Ю. К., Минаев Ю. П., Сидорин А. В // Кристаллография. 1985. — Т. 30, № 5. — С. 551 — 553.
- Арутюнян В.В. Люминесценция центров окраски в монокристаллах а-А1203 / Арутюнян В. В., Бабаян А. К., Вельский А. Н. и др. // Журн. прикл. спектр. 1995. — Т. 62, № 3. — С. 218 — 221.
- McClure D.S. Optical spectra of transition-model ions in corundum / McClure D.S. // Journ. Chem. Phys. 1962. — V. 36. — P. 2757 — 2779.
- Бессонова Т.С. Влияние термических обработок и облучения на спектры поглощения Ti- и Si- корунда / Бессонова Т. С., Станиславский М. П., Хаимов-Мальков В.Я. // Оптика и спектр. 1976, — Т. 41, № 1. — С. 152 — 154.
- Бащук Р.П. Широкие полосы поглощения в а-А12Оз, содержащие ионы группы железа / Бащук Р. П., Грум-Гжимайло С.В. // Спектроскопиякристаллов / Под ред. П. П. Феофилова. М.: Изд. АН СССР, 1996. — С. 204 -214.
- Акуленок Е.М. Исследование спектров поглощения кристаллов корунда / Акуленок Е. М., Данилечко ЮДС, Нечитайло А. А. и др. // Письма в ЖЭТФ. 1972. — Т. 16. — С. 336 — 339.
- Evans B.D. Optical properties of F±centers in crystalline A1203 / Evans
- B.D., Stapelbrock M. // Phys. Rev. B. 1978, V. 18, № 12. P. 7089 — 7098.
- Turner T.J. Structure and properties of F±centers in corundum crystals / Turner T.J., Crawford J.H. // Solid State Commun 1975. — V. 17. — P. 167 — 174.
- Токарев А.Г. Перестраиваемое лазерное излучение, нелинейное поглощение и «антистоксова» люминесценция центров окраски в а-А1203 / Токарев А. Г., Мартынович Е. Ф., Зилов С. А. // Известия вузов. Физика. 1987. -Т. 30, № 10.-С. 41−46.
- Михнов С.А. Абсорбционно-люминесцентные спектры лейкосапфира, облученного нейтронами / Михнов С. А., У сков В.И. // Журн. прикл. спектр. 1985. — Т. 42, № 6. — С. 940 — 944.
- Флеров А.В. Радиационное обесцвечивание корунда / Флеров А. В., Флеров В. И., Литвинов Л. А. // Журн. прикл. спектр., 1991. — Т. 54, № 2.1. C. 263−268.
- Алукер Э.Д. Влияние расстехиометрии на люминесцентные свойства а-А1203 / Алукер Э. Д., Гаврилов В. В., Коневский B.C. и др. // Оптика и спектр. 1991. — Т. 70, вып.1. — С. 75 — 80.
- Aggarwal R.L. Residual infrared absorption in AS-grown and annealed crystals of Ti: Al203 / Aggarwal R.L., Sanches A., Stuppi M.M. et all. // Journ. Quant. Election. 1988. — V. 24, № 6. — P. 1003 — 1008.
- Коневский B.C. Оптическое поглощение тикора / Коневский B.C., Кривоносов Е. В., Литвинов Л. А. // Журн. прикл. спектр. 1989. — Т. 50, № 4. -С. 651 -654.
- Квятковский С.Ф. Термостимулированная люминесценция и поглощение a- Al203:Ti / Квятковский С. Ф., Коневский B.C., Кривоновов Е. В., Литвинов Л. А. // Журн. прикл. спектр. 1989. — Т. 51, № 1. — С. 90 — 94.
- Багдасаров Х.С. Исследование состояния валентности ионов титана в кристаллах корунда / Багдасаров Х. С., Карягин В. Ф., Кеворков A.M. и др. // Кристаллография. 1994. — Т. 39, № 4. — С. 656 — 658.
- Севастьянов Б.К. Перестраиваемый лазер на кристалле Al203:Ti / Севастьянов Б. К., Багдасаров Х. С., Федоров Е. А. и др. // Кристаллография. -1984. Т.29, вып.5. — С. 963 — 964.
- Caslavsky J.L. The oxidation state of Ti in sapphire crystals / Caslavsky J.L. // «Spectroscop. Solid-State Laser-Type Mater.» Proc. Course. Rice, June 16−30,1985. New-York, London, 1987. — P. 558.
- Назаренко П.Н. Нелинейная рефракция в кристаллах сапфира, активированного трехвалентным титаном / Назаренко П. Н., Окладников Н. В., Скрипко Г. А. //Журн. прикл. спектр. 1991. -Т. 55, № 1. С. 127 — 133.
- Антонов П.И. Распределение температуры в прозрачных профилированных кристаллах / Антонов П. И., Бахолдин С. И., Василеев М. Г. и др. // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1980. — Т. 44, № 2. — С. 269 — 275.
- Юферев B.C. Влияние радиационного переноса тепла на форму фронта кристаллизации и распределения температуры в тугоплавких полупрозрачных кристаллах, вытягиваемых из расплава / Юферев B.C. // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1983. — Т. 47, № 2. — С. 261 — 266.
- Горилецкий В.И. Термические напряжения и дефекты структуры в монокристаллах вытягиваемых из расплава / Горилецкий В. И., Эйдельман Л. Г. // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1976. — Т. 40, № 7. — С. 1522 — 1528.
- Жилич А.Г. О поляризационном эффекте на линиях экситонного поглощения / Жилич А. Г. // Физика твердого тела. 1968. — Т. 10, № 6. — С. 1746- 1753.
- Каминский А. А. Лазерные материалы / Каминский А. А. М.: Наука, 1975.-253 с.
- Левин Д.М. Влияние механических напряжения в кристаллах a-Al203:Ti, Fe на процессы перезарядки ионов титана / Левин Д. М., Герасимов В. П., Гусейнов Ф. Х. // Тезисы докл. IX национальной конференции по росту кристаллов. М., Ж РАН, 2000. — С. 438.
- Levin D.M. Structure defects and photo-induced Fano resonance in absorption spectra of a-Al203:Ti4+, Fe3+ crystals / Levin D.M., Gerasimov V.P., Guseinov F.H. // Proc.4 International Conf. Obninsk: 2001. — V. 3. — P. 589 -595.
- Герасимов В.П. Исследование процесса дефектообразования в кристаллах а-А1203 для изучения механизма деградации анодно-окисных тер-морегулирующих покрытий космических аппаратов /, Левин Д. М., Гусейнов
- Ф.Х., Щедрина Т. В. // Труды XVIII совещания по температуроустойчивым функциональным покрытиям. Тула: изд-во ТГПУ, 2001. — Т. 1.-С. 141 -144.
- Клейн В.М. Электронное комбинационное рассеяние света Клейн В.М. // Рассеяние света в твердых телах. М.: Мир, 1979. — С. 174−238.