Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка):
5
a
g
&
О
?¦> <ц
SSU
S. S °„
| g s
5 « s
H ^
О го гч
" Й ?
cn
00 I ' I' Q.
“ « «г ®
° o
2 oo
s; ^ »
m ° «
=T О
— 40
IfO
E
|co
E
E
rr tg E ¦«¦ 6 E
о О =
?
3
§1
^ -d ^ CQ
189
оптического качества. В настоящее время эго единственные кристаллы ю семейства кислородно-октаэдрических, производство которых освоено в промышленных масштабах.
9.4. ДЕФЕКТЫ СТРУКТУРЫ
9.4.1. Макронеоднородность кристаллов
Основными дефектами, определяющими макронеоднородность кристаллов, являются: росговая полосчатость, ячеистая структура, блоч-ность, двонникование и растрескивание. Для применения в оптике неоднородность кристаллов по показателю преломления не должна превышать 10 А Для этого перечисленные дефекты (кроме блочносги с разориентировкой на уровне десятков секунд) должны отсутствовать. Это означает, что должны бьпъ сведены к минимуму те факторы, которые определяют возникновение перечисленных дефектов. Эти факторы являются во многом общими для всех монокристаллов.
Основной причиной появления ростовой полосчатости и ячеистой структуры является концентрационное переохлаждение, обусловленное:
а) несоответствием состава шихты составу конгруэнтно плавящегося расплава;
б) недостаточным контролем параметров процесса роста кристалла из расплава (колебание мощности, биения растущего кристалла при нестабильности работы механизма вытягивания).
Условия образования ростовой полосчатости в кислороднооктаэдрических кристаллах затрагивались в п. 9.2 и более подробно описаны в [4, 7].
Ячеистая структура формируется в виде столбчатых структур, образуемых захваченными кристаллом избыточными компонентами кристаллизующегося вещества, примесями и микровключениями. Изменение состава при выращивании кристалла может возникать из-за термического или электрохимического разложения соединения. Электрохимическое разложите наблюдалось, например, при выращивании ниобата лития в электрическом поле, которое прикладывалось для монодоменизации кристалла в процессе роста. Ячеистая структура возникает в центральной части кристалла при вогнутом фронте кристаллизации из-за накопления избыточных компонентов и примесей.
Условия формирования блочности в рассматриваемых кристаллах являются достаточно общими и определяются появлением разориен-тировки кристалла из-за дефектной затравки, неоднородности состава и термических напряжений, возникающих в кристалле при охлаждении. Термические напряжения приводят к блочности, если они воз-190
никают при температурах, достаточно высоких для пластичности и полигонизации кристалла. В рассматриваемых кристаллах область дислокационной пластичности весьма узка, что объясняется большими векторами Бюргерса и, как следствие этого, низкой подвижностью дислокаций. Для ниобата лития, например, она не превосходит сотни градусов от температуры кристаллизации.
Двойникование в кислородно-октаэдрических соединениях играет важную роль и требует отдельного рассмотрения. Ниже ограничимся рассмотрением механического двойникования, а электрическое двойникование (образование доменов в сегнетоэлектриках) рассмотрим в разделе, посвященном монодоменизации кристаллов.
9.4.2. Двойникование
Двойникование при фазовых переходах
Двойникование в кристаллах кислородно-октаэдрических соединений может инициироваться фазовыми переходами либо происходить под действием механических напряжений без участия фазовых переходов. Влияние фазовых переходов на двойникование в кристаллах со структурой вольфрамовых бронз наиболее полно изучено на кристаллах НБН [31, 32] и НБС [33] для перехода из тетрагональной в орторомбическую фазу (Т О переход). При Т О переходе кристаллы двойникуются так, что двойники представляют собой прямоугольные призматические блоки с двойниковыми границами по плоскостям (100) и (010) тетрагональной ячейки (рис. 9.13).
Для понимания причин и механизма двойникования при Т -> О переходе следует подробнее рассмотреть механизм самого перехода. При комнатной температуре в О-фазе (mm2) в кристалле НБС соотношение между параметрами элементарной ячейки таково, что Ь0 > а0 (Ь0 = = 1,76256, До = 1,759182 нм); в дальнейшем параметры решетки орто-ромбической фазы будут обозначаться индексом «о», а параметры тетрагональной фазы индексом «т»). Показано, что с ростом температуры термическое удлинение а0 превосходит термическое удлинение Ьо (рис. 9.14). В результате при достижении температуры О -» Т-перехода параметры решетки Ь0 и а0 сравниваются и решетка переходит в тетрагональную, для которой дт = Ьт. При дальнейшем росте температуры
Рис. 9.13. Изменение элементарных ячеек кристалла НБН при переходе из тетрагональной (толстые линии) в орторомбическую (тонкие линии) фазу.
Показана проекция элементарной ячейки на плоскость (001). Параметры элементарных ячеек:
Зт - тетрагональной; а0 н be - орторомбпческой. О Стрелками показаны направления границ двойников
191
UL/L)-tO'7
Рис. 9.14. Кривые термического расширения монодоменных орторомбическнх кристаллов НБС в направлениях ао[100], Ло[010], с„[010] [33)
Рис. 9.15. Кривые термического расширения кристаллов НБС, содержащих двойники [33]
