Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка):
Важнейшим фактором, определяющим образование дислокаций, остаются термоупругие напряжения, во многом определяющие распределение дислокаций в радиальных направлениях. Снижение термоупругих напряжений достигается оптимизацией режимов охлаждения кристалла.
5.2. ДВОЙНИКОВАНИЕ
Двойникование - один из способов формоизменения кристалла [24 -26]. Роль двойникования при формировании структуры кристаллов возрастает с усложнением структур кристаллов и ростом параметров трансляции. Двойники - закономерно разориентированные области кристалла, связанные какой-либо операцией симметрии (операция двойникования) [26]. Операция симметрии, связывающая двойники, является их важнейшей характеристикой и определяет название типа двойника. Такими операциями могут быть:
а) отражение в плоскости - двойники отражения;
б) поворот вокруг оси симметрии - аксиальные двойники;
в) трансляция на часть периода решетки - двойники трансляции;
г) отражение в точке - двойники инверсии.
Если двойник разделяется на несколько областей (несколько двойниковых прослоек), то его называют полисинтетическим. Две операции симметрии двойника эквивалентны, если они отличаются на операцию симметрии, входящую в группу симметрии кристалла. Например, в кристалле, имеющем центр инверсии, двойник отражения может быть аксиальным.
Двойники могут возникать:
1) при росте кристаллов в результате срастания закономерно ра-зориентированных областей;
2) при рекристаллизации;
3) при механической деформации;
4) при фазовых превращениях в результате закономерного сопряжения разориентированных фаз.
Поскольку лазерными матрицами являются монокристаллы, двойникование при рекристаллизации в данном случае можно не рассматривать. Двойниковые сростки при достаточно хорошо отработанной технологии выращивания из расплава практически исключены. Двойниковые сростки кристаллов корунда наблюдаются в естественных
121
кристаллах и могут образовываться при спонтанной кристаллизации расплава или при выращивании из растворов. Такие сростки представляют собой двойники отражения с плоскостью двойникования {1011} и разориентацией областей двойника на 64°52' (рис. 5.6). Наиболее важными для кристаллов рубина, гранатов и алюминатов из перечисленных причин двойникования являются две последние.
Пластическая деформация с помощью двойникования приходит на смену трансляционному скольжению во многих кристаллах при понижении температуры. Чем сложнее кристаллическая структура, чем больше в ней векторы трансляции и векторы Бюргерса полных дислокаций, чем меньше температурный интервал пластичности, тем шире область температур, в которой на смену трансляционному скольжению может приходить двойникование. Образование двойника при деформации под действием механических напряжений можно представить как результат движения частичных дислокаций последовательно в каадой кристаллической плоскости, параллельной плоскости двойникования S. Движение частичной дислокации в данной кристаллической плоскости производит сдвиг части кристалла, находящейся над этой плоскостью, относительно части кристалла, находящейся под этой плоскостью на долю трансляции а Г (а < 1), равной вектору Бюргерса частичной дислокации Ьчд. (рис. 5.7). Если расстояние между плоскостями, параллельными плоскости двойникования, равно а, то смещение плоскости, отстоящей от плоскости двойникования на расстояние, равное единице, есть Ьч д. йг1 = j - удельный сдвиг.
Геометрические характеристики двойника можно задать, мысленно вырезав в кристалле круг радиусом R = 1 в плоскости, перпендикулярной S и содержащей направление сдвига. В результате двой-
Рис. 5.6. Двойниковый сросток кристаллов корунда Рис. 5.7. Схема механического двойникования:
S - плоскость двойникования; Т - вектор трансляции; Ь, д - вектор Бюргерса частичной дислокации (а < 1)
122
никования по плоскости, проходящей через центр этого круга, сечение круга над плоскостью S превращается в эллипс (рис. 5.8). На рис. 5.8 видны две точки пересечения эллипса и окружности. Очевидно, что в плоскостях К\ и Кг, перпендикулярных плоскости круга и проходящих через эти точки, позиции структурных единиц кристалла до и после двойникования совпадают. Одна из этих плоскостей Ал совпадает с плоскостью двойникования и содержит направление сдвига
1 (направление двойникования). Плоскость Кг содержит направление rj2 и составляет угол 2vj/ с плоскостью двойникования. Величина этого угла определяется удельным сдвигом (s = 2/tg2vj/). Используя геометрические характеристики двойникования S, К и т|, можно разделить двойники на два типа:
1-й тип - двойники отражения. Для этих двойников ATi и i проходят через узлы решетки Браве (рациональные), а Кг и -^2 не проходят через узлы решетки Браве (иррациональные);
2-й тип - двойники поворота. Для этих двойников К\ и тц - иррациональные, а Кг и -ф - рациональные.
При пластической деформации корунда трансляционное скольжение сменяется двойникованием при Т < 1500 °С и проявляется до очень низких температур (-196 °С) [24]. В корунде наблюдаются два основных типа двойников с элементами двойникования:
