Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
116 примеси происходило только в сектора <+s> и <—х>. В дальнейшем скорость роста грани с была повышена до 0,65 мм/сут, что привело к включению примеси во все пирамиды. Колебания температуры в зоне кристаллизации в течение всего цикла не превышали 2—3 0C. Этот пример показывает, что ко мере возрастания скорости роста происходит последовательное изменение характера секториального распределения примеси. При очень низких скоростях (менее 0,20 мм/сут в направлении оси г) примесь не входит ни в один из секторов. При увеличении скорости (в изотермических условиях) неструктурная примесь включается вначале в сектор <—х>, затем в секторы <—х> и < + s>, в дальнейшем в <—х>, < + s> и <+*> и, наконец, в сектор <с> (см. рис. 30). Подавляющее большинство кристаллов синтетического пьезокварца неструктурную примесь содержат только в секторах <—х> и реже — в <—х> и <+s>. В секторе <—х>, реже <+s> и < + х> промышленного пьезокварца неструктурные примеси иногда выявляются отжигом только во внутренних зонах, что связано с нестабильностью скорости кристаллизации. К концу цикла выращивания скорость роста, очевидно, снижается за счет увеличения отношения поверхности растущих кристаллов к поверхности растворяющейся шихты о. Мозаичное распределение неструктурной примеси проявляется отжигом в пирамидах нарастания «косых» срезов к плоскости базиса и в пирамидах граней R и г (рис. 29).
В пирамиде <+х> волокнистые примесные сегрегаты возникают в результате постепенного вырождения плоскости +X и вытеснения ее фрагментами граней тригональных бипирамид, которые, адсорбируя неструктурную примесь, образуют «паразитные» секторы в объеме пирамиды <+х>. Необходимо подчеркнуть, что на включение неструктурной примеси не оказывает никакого влияния положение растущего кристалла относительно вектора силы тяжести и направления движения конвекционных потоков раствора. Увеличение содержания неструктурной примеси в кварце с повышением скорости роста зафиксировано различными методами. В частности, происходит значительное возрастание интенсивности полос поглощения, связанных с алюминием и ОН-дефектами (наблюдается для образцов, скорости роста которых превышают значение «пороговой» скорости грани пинакоида v'c). В случае, если выращивание осуществляется со скоростями, не превышающими значение ис, даже значительные колебания скорости не вызывают существенных изменений инфракрасных спектров <с> и, наоборот, после того, как неструктурная примесь начинает входить в кварц в одном и том же секторе роста, поглощение на 3394, 3570, 3384 и 3440 см-1 возрастает примерно пропорционально увеличению концентрации примеси в кристалле. Увеличение скорости роста приводит к непропорциональному изменению интенсивности полос поглощения в секторах <с>, <—л:>, <+s> и <+х> на различных частотах (рис. 30, 31), что, по всей вероятности, связано с некоторыми вариациями состава неструктурной примеси,
117 100
80
и 60 s:
I О
S 40
с о а
с 20
і і і
32003364 3574 , Волновые числа.см
Рис. 30. Секториальное строение кварца (а) и влияние скорости роста на характер секториального распределения неструктурной примеси в кварце, синтезированном при постоянной температуре в камере кристаллизации, в режиме увеличения (б) и снижения (в) скорости роста.
Заштрихованные участки — области без примеси, ие заштрихованные — с неструктурной примесью
Рис. 31. Инфракрасные спектры пропускания материала различных пирамид роста:
I — <С>; 2—<+х>; 3—<—х>
входящей в соответствующие пирамиды. Это в свою очередь свидетельствует о различиях в механизме адсорбционных процессов на поверхностях растущего кристалла.
Была изучена зависимость концентрации натрия в пирамидах <г> и <с> от скорости роста и температуры кристаллизации. Анализ этих данных позволяет сделать следующее заключение: снижение температуры выращивания и увеличение концентрации раствора при постоянной скорости роста способствуют повышению содержания примеси натрия в кристалле. При прочих равных условиях концентрация натрия в пирамиде <с> несколько выше, чем в пирамиде <г>. Для пирамиды <с> верхний предел концентрации примеси составляет 2—3- Ю-1 %, что соответствует значениям скорости роста грани с порядка 2,0 мм/сут. Получение более высоких скоростей роста связано с трудностями принципиального характера. В высокотемпературной области происходит «вырождение» базисной плоскости. При умеренных и относительно низких температурах для достижения скоростей более 1 мм/сут необходимо создавать высокие температурные перепады, что ведет 118 Рис. 32. Температурная зависимость «пороговой» области, при которой начинается включение неструктурной примеси в пирамиду <с> (1), —х(2), —<г>(3) и +х(4)
Рис. 33. Содержание натрия в пирамиде <с> кварца в зависимости от скорости роста V, температуры кристаллизации прн P=COnst.
к массовому выделению кристаллов спонтанного зарождения и выводит из строя кристаллизатор.
В промышленных кристаллах пьезокварца содержание примеси натрия в пирамиде <с> обычно не превышает 2—4- Ю-3 %. Область, предназначенная для практического использования в таких кристаллах, не мутнеет после прокаливания. В некоторых случаях концентрация натрия понижается до 5- IO-4 %.
