Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка):
10.5. ПЛАСТИЧНОСТЬ И ДИСЛОКАЦИИ В КРИСТАЛЛАХ ГРУППЫ KDP
Дислокации в кристаллах KDP влияют на оптические [8], диэлектрические [9] свойства и лазерную прочность кристаллов [10]. После выращивания в кристаллах KDP обнаружено [11-14] присутствие краевых дислокаций с векторами Бюргерса <100>, < 101 > и < 111 > и винтовых дислокаций с векторами Бюргерса <011>, <001>. Обычно плотность дислокаций не превышает 103 см 2. Механическая прочность кристаллов группы KDP относительно невелика. Под действием механических напряжений при обработке и использовании кристаллов возможны их деформация и растрескивание. Элементы скольжения и возможные дислокационные реакции в кристаллах ADP изучались методом избирательного травления и рентгеновской топографии [15]. Системы скольжения (табл. 10.2) кристаллов KDP подробно изучены с помощью микроиндентирования и избирательного травления [16, 17].
Изучение механических свойств кристаллов группы KDP при различных температурах (рис. 10.7) [16 - 18] позволило выяснить области пластичности кристаллов. При комнатной температуре эти кристаллы не пластичны. Пластичность кристаллов группы KDP начинается при нагревании до температур около 100 °С. Начало пластичности с ростом температуры для различных кристаллов несколько отличается (см. табл. 10.3). При температурах, превышающих температуру начала пластичности, кривые а - е имеют ярко выраженный плавный зуб текучести (см. рис. 10.7), подобный тому, который характерен для элементарных полупроводников. Такая форма зуба текучести позволяет полагать, что его происхождение определяется ди-
270
Таблица 10.2. Возможные системы скольжения в кристаллах KDP
Ось сжатия Угол между плоскостью скольжения и осью сжатия Угол между направлением скольжения и осью сжатия Возможные плоскости скольжения Возможные вектора Бюргерса дислокаций Число возможных систем скольжения Фактор Шмида
[0011 90° 90° {110} 1/2<111 > - 0
0 55° {001} <100> - 0
0 90° {100} <010> - 0
56°24' 55° {112} 1/2<111 > 4 0,475
46° 55° {101} 1/2<111> 4 0,465
[100] 45° 53°48' {110} 1/2< 111 > 2 0,417
0 90° {001} <100> - 0
90° 90° {100} <010> - 0
21°22' 53°48' {112} 1/2<111 > 4 0,216
43° 53°48’ {101} 1/2<111 > 2 0,400
[ПО] 0 45° {110} 1/2< 111 > - 0
90° 90° {001} <Ю0> - 0
45° 45° {100} <010> 2 0,5
33°36' 33°30' {112} 1/2<111 > 2 0,46
33°36’ 33°30’ {101} 1/2<111 > 4 0,46
Таблица 10.3. Механические свойства кристаллов группы KDP
Свойство KDP DKDP ADP RDP
Температура начала пластичности, °С 110 90 80 70
Предел прочности прн комнатной температуре при одноосном сжатии вдоль направления, кг/мм2:
[100) 14 - - -
[110] 10 - - -
[001] 13 7 5 3
Предел текучести прн температуре начала пластичности, прн одноосном сжатии вдоль направления, кг/мм2:
[100] 1,9 - - -
[110] 1,1 - - -
[001] 1,4 2,5 0,8 1,7
Пластичность при температуре начала пластичности, % 12 4 20 2
намикой движения и размножения дислокаций, а не отрывом от локальных центров закрепления дислокаций. Следовательно, торможение дислокаций в кристаллах группы KDP определяется в основном барьером Пайерлса.
Кристаллы группы KDP имеют достаточно высокий порог лазерного разрушения (пробоя). При испытаниях импульсным неодимовым лазером с диаметром пучка 40 мкм и длительностью импульса 40 не лучевая прочность достигает десятков ГВт/см2 или 5... 15 Дж/см2 [19]. Присутствие дислокаций в кристалле приводит к снижению по-
271
6,ке/ммг
Рис. 10.7. Зависимости о(е) для кристаллов KDP, измеренные при одноосном сжатии в направлении [110] при различных температурах, °С:
1 -23; 2- 100; 3 - 140; 4- 150; 5 -160; б - 170; 7-280
Гр/10
Рис. 10.8. Зависимость порога оптического разрушения для кристаллов KDP от плотности дислокаций:
/Р - порог оптического разрушения кристалла с дислокациями; /о - порог оптического разрушения в области кристалла, не содержащей дислокаций
Я,СМ'
рога оптического разрушения кристалла. Зависимость порога оптического разрушения для кристалла KDP показана на рис. 10.8.
Результаты, приведенные на рис. 10.8, получены [20] при воздействии на кристалл KDP импульсов рубинового лазера с длительностью импульса 25 не и апертурой пучка в фокусе 50 мкм. Порог оптического разрушения оценивался как интенсивность, при которой в фокусе лазерного пучка появляются видимые нарушения структуры кристалла с вероятностью, равной 0,5.
Глава 11 ИОДАТ ЛИТИЯ
11.1. СТРУКТУРА И ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ ИОДАТА ЛИТИЯ
В твердой фазе могут существовать три модификации иодата лития: орторомбическая - у, тетрагональная р и гексагональная а. Из этих фаз нецентросимметричной является a-фаза (точечная группа 6) и именно а-ЬПОз используется в нелинейной оптике и в акустике [1]. 272
Высокотемпературная у-фаза может переходить непосредственно в а при 240...250 °С, но этот переход сильно затянут, так что присутствие у-фазы обнаруживается и при комнатной температуре. Определенной особенностью LilOj является то, что а- и р-фазы могут сосуществовать во всем температурном интервале и при кристаллизации из водных * Li Q I О 0
растворов образуется ос или р в
