Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Блистанов А.А. -> "Кристаллы квантовой и нелинейной оптики" -> 13

Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.

Блистанов А.А. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики — М.: МИСИС, 2000. — 432 c.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка): kristllikvantovoynelineynoyfiziki2000.djvu
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 164 >> Следующая

Выращивание кристаллов рубина ИАГ, и ИАР достаточно подробно описано в литературе [7 12], поэтому, не останавливаясь на
проблемах выращивания кристаллов, рассмотрим лишь некоторые особенности их структуры и ее дефектов.
33
2.1.2. Структура кристаллов
Структура кристаллов А1гОз
Особенности структуры ионных кристаллов зависят прежде всего от соотношения ионных радиусов катионов и анионов, образующих соединение. Размер катиона определяет размер мест, которые должна обеспечить для размещения катионов анионная подрешетка. Ионный радиус кислорода 0,14 нм. При плотнейшей упаковке ионов такого размера возникают пустоты размером 0,041 R(О2 ) нм (октаэдрические) и 0,031 R(02 ) нм (тетраэдрические). Размер иона А13+ 0,053 нм, т.е. А13+ может занять октаэдрическое положение, несколько исказив плотнейшую упаковку ионов кислорода, однако не выходя за пределы устойчивости октаэдрической позиции (табл. 2.2). Поэтому структуру АЬОз можно рассматривать как искаженную плотнейшую упаковку ионов кислорода, 2/3 октаэдрических позиций которой занимают ионы алюминия А13+. Расположение А13+ между плоскостями кислородной плотнейшей упаковки таково (рис. 2.2), что структура АЬОз принадлежит к пространственной группе симметрии R3c и точечной группе Зт (тригональная сингония). Кислородный октаэдр в АЬОз можно представить как два наложенных друг на друга кислородных треугольника (рис. 2.3).
Расстояние между плоскостями этих треугольников 0,2164 нм. Искажение плотнейшей упаковки, вызванное несоответствием размеров иона А13+ и октаэдрической позиции, состоит в том, что один из этих треугольников («верхний») оказывается меньше другого («нижнего»). Размеры сторон треугольников: верхнего 0,249 нм и нижнего
Рис. 2.2. Расположение катионов в плоскости {0001} структуры AI2O1
Рис. 2.3. Кислородный октаэдр в структуре АЬОз:
с/а = 1,63- идеальная плотнейшая упаковка, с la = 1,58 - структура AI2O3
34
0,2164 нм. Кроме того, верхний треугольник повернут относительно нижнего не на 60°, как в плотнейшей упаковке, а на 64°30'.
Ион А13+ смещен в сторону нижнего треугольника так, что расстояние между центром иона алюминия и плоскостью верхнего треугольника 0,186 нм, а нижнего -
0,197 нм. Искажения плотнейшей упаковки проявляются и в изменении отношения da и величины угла ромбоэдра. Вместо da = 1,63 и угла ромбоэдра 53° 17', соответствующих плотнейшей упаковке, кристаллы АЬОз имеют da = 1,58 и угол ромбоэдра 55° 17'. В результате кристаллическое поле, в котором находится катион, имеет симметрию Зш [Сзу], т.е. не имеет центра симметрии.
Поскольку в структуре АЬОз занято только 2/3 октаэдрических позиций, то мотив расположения А13+ в слоях, перпендикулярных оси 3, смещается в каждом последующем слое и повторяется через три слоя. Расположение ионов кислорода для симметрии Зш чередуется через два слоя, поэтому период решетки АЬОз в направлении оси 3 включает шесть кислородных слоев. На рис. 2.4 показано расположение ионов А13+ в сапфире и обозначена ромбоэдрическая элементарная ячейка (морфологическая). Морфологическая элементарная ячейка описывает только расположение ионов алюминия и, следовательно, она в два раза меньше структурной. Кроме того, структурный и морфологический ромбоэдр повернуты друг относительно друга на 60° вокруг оси 3.
Рис. 2.4. Позиции катионов в структуре AhOi. Пустыми кружками показан морфологический ромбоэдр с вершинами в структурных вакансиях
Структура кристаллов YsAlsOn
Естественные гранаты - это силикаты с общей химической формулой МзМг^Юф, где М2+ - Mg, Са, Mn, Fe и М3+ - Al, Fe, Cr, Ti. Вместо . Si4+ в соединениях, образующих структуру граната, могут участвовать ионы Al3+, Ga3+, Fe3+. Эти соединения образуют кристаллы с кубической структурой (пространственная группа - la3d, точечная группа - шЗгп), состоящей из координационных многогранников, в центре которых находятся катионы, а в вершинах ионы кислорода.
35
и 1 А| Ж """ S' ° - -
1 > —•— «
< о- > —— ¦ - 'L
и J о/г [у- ¦ - У
Рис. 2.5. Позиции катионов в структуре иттрий-алюминиевого граната:
о - октаэдрические позиции (I 6 a); S - до-декаэдрическне познции(24 с); • - тетраэдрические позиции (24 d)
Элементарная ячейка граната содержит восемь формульных единиц (160 ионов), в том числе М2+ - 24, М3+ - 16 и Si4+ - 24. Гранаты, в том числе и ИАГ, в отличие от АЬОз, образуются с участием разновеликих катионов. Присутствие в соединении иона Y3+ с ионным радиусом, превышающим предел устойчивости октаэдрической позиции в кислородной подрешетке, приводит к тому, что анионная подрешет-ка в ИАГ не составляет упаковку, близкую к плотнейшей, как в рубине. Ионы кислорода в ИАГ образуют решетку, состоящую из трех типов координационных многогранников: тетраэдров, октаэдров и додекаэдров [13]. Позиции внутри этих многогранников, которые могут быть заняты катионами, обычно обозначаются буквами d, а, с. Используя общий вид стехиометрической формулы гранатов, можно записать формулу ИАГ как УзАЬ[АЮ4]з. Ионы Y3+ и А13+, входящие в элементарную ячейку ИАГ, занимают позиции в кислородной подрешетке так, как это показано в табл. 2.2.
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 164 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed