Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка):
термическое удлинение одинаково, а параметр ст начинает уменьшаться. Скорость сжатия параметра ст возрастает до температуры Кюри. При охлаждении процесс термического изменения параметров решетки проходит в обратном порядке. Параметры элементарных ячеек [110]т и [1 1 0]т тетрагональной структуры превращаются в параметры [100]о и [010]о орторомбической структуры. Поскольку ат =
1,25 нм (для НБС) иа0< Ь0 = 1,76 нм, то а0 = ат >/2 , т.е. орторомбиче-ская ячейка возникает на основе тетрагональной решетки без изменения объема (со = ст), а только за счет небольших смещений. Поэтому при Т -> О фазовом переходе двойниковые границы возникают не в результате двойникования под напряжением, а при сопряжении О и Т фаз. Напряжения в кристалле присутствуют, но возникают они не столько в результате фазовых переходов, сколько из-за неоднородности кристаллов и присутствия ростовых дефектов. Напряжения можно наблюдать как области просветления в скрещенных поляроидах. Эти области становятся видны при температурах, меньших температуры Кюри (Тк), и практически не видны при температурах, больших 7к. На этом основании можно полагать, что именно сегнетоэлектри-ческий фазовый переход приводит к появлению напряжений. Однако это вряд ли справедливо. Скорее переход в сешетоэлектрическую фазу приводит к визуализации напряжений вследствие добавления к упруго-оптическому эффекту электрооптического эффекта, приводящего к дополнительному просветлению дефектных областей. Это явление было изучено на кристаллах ниобата лития и будет рассмотрено 192
ри описании оптической неоднородности этих кристаллов (п. 9.11). Следует отметить, что измерение термического расширения кристаллов, содержащих двойники, не дает разницы термического расширения по направлениям [100]о и [010]о (рис. 9.15). Это объясняется приблизительно одинаковым распределением двойников с параметрами Ьо и а0 по макроскопическим направлениям [100]о и [010]о.
Процесс образования двойников может быть подавлен, если охлаждать кристаллы под действием одноосного сжатия. В работе [34] сообщалось, что образования двойников можно избежать охлаждением кристалла НБН от температуры 250 °С под нагрузкой 70 кг/см2. В действительности ситуация оказывается более сложной. Напряжение раздвойникования должно быть тем выше, чем выше плотность двойников, т.е. чем выше ростовая неоднородность кристаллов и их внутренние напряжения. В то же время напряжение не должно быть слишком высоким, так как это может привести в лучшем случае к росту числа двойников, а в худшем - к хрупкому разрушению. Напряжения для раздвойникования НБН предложены в [31] (рис. 9.16). При выдержке под нагрузкой при Т < 250...270 °С раздвойникование не происходит. Скорость охлаждения от температуры раздвойникования не оказывает заметного влияния на этот процесс. Важнейшим фактором, определяющим появление двойников в рассматриваемых кристаллах, является дефектность кристалла, возникающая в процессе выращивания. Эти дефекты (ростовая полосчатость, ячеистая структура, фасетки и т.д.) создают области, в которых происходит зарождение двойников и плотность двойников оказывается максимальной. Польшей уменьшения ростовой неоднородности НБН отжигом при 700... 1300 °С к успеху не привели [33]. Наилучшим способом получения кристаллов с малой плотностью двойников, которые можно легко устранять, остается выращивание кристаллов оптически однородных, с минимумом ростовых дефектов.
Механическое двойникование кристаллов ниобата лития
Термоупругие напряжения, возникающие в кристаллах ниобата лития при охлаждении или при резком отрыве кристалла от расплава,
б,ке/снг
Рис. 9.16. Гистограмма напряжений, требующихся для предотвращения двойникования в кристаллах НБН различной степени совершенства [36]:
1 - совершенные кристаллы, имевшие немногочисленные двойниковые границы, равномерно распределенные по кристаллу; 2 - кристаллы, имеющие отдельные области с высокой плотностью двойников; 3 - кристаллы с высокой плотностью двойников
Рис. 9.17. Двойники в ннобате лития на грани призмы (2110). Видно образование трещин при пересечении двойников
могут приводить к двойникованию. При ориентировке оси роста кристалла вдоль [0001] наблюдалось двойникование [35] по плоскости
пирамиды {10 1 2}, составляющей с плоскостью (0001) угол 57°. Двойникование по плоскостям {10 1 2} наблюдалось [36] при деформации сжатием полидоменных образцов LiNbCb. Деформация ниобата лития одноосным сжатием [37,38] приводит к двойникованию при температурах 400 - 1000 °С. После деформации при 1000 °С видны два семейства двойниковых прослоек (рис. 9.17). Плоскостями двойникования при температурах, больших 800 °С, были плоскости {10 1 2} с направлениями двойникования < 1011>. При понижении температуры деформации ширина двойниковых прослоек системы {10 1 2} < 1 011> уменьшается и они локализуются в областях перенапряжений, преимущественно у ребер образцов, но появляется новая система двойниковых прослоек. Элементы двойникования этих двух систем приведены в табл. 9.4. Как следует из таблицы, эти две системы оказываются сопряженными.
