Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка):
Атомную перестройку, происходящую при двойниковании в кристаллах LiNbCb [37, 38], можно рассмотреть, взяв за основу механизм двойникования в гексагональных плотноупакованных металлах. Основанием для такого подхода является то, что расположение ионов
194
Таблица 9.4. Элементы двойникования в кристаллах ниобата лития [38|
Температура Кi Л, Кг Пг S Удельный сдвнг
Г > 600 °С Г< 600 °С Примечание: Кi неискаженная п плоскость сдвиг (10 Т 2) (Т 014) - плоско лоскость а [ТОП] [20 2 1] сть двойн эллипсощ [10Т 4) [Т 01 2] икования la деформ ( 2 02Т) (юТ Т) л, - нал ацнн, Г|2 (1211) (1211) завленне - направл 0,19 сдвига; Кг - вторая ение оси зоны; S -
кислорода в кристаллах LiNbCb близко к гексагональной плотнейшей упаковке. Сравнение элементов двойникования LiNbCb и циркония показало их сходство, что, в частности, объясняется близостью отношений с!а для циркония (da = 1,593) и ниобата лития (da = 1,555). Смещение кислородных слоев, определенное с использованием относительного сдвига для системы двойникования
(10 12) [1011] ниобата лития, совпадает с вектором Бюргерса частичной (зональной) дислокации в кристаллах циркония, равным 0,071 НМ. Это дает основа- Рис. 9.18. Перетасовка ионов при двойниковании ние ПОЛагаТЬ, ЧТО опреде- в ннобате лития по системе (10 1 2) [ 1 011]. Прое-ЛЯЮЩуЮ роль при ДВОЙНИ- кция структуры LiNb03 на плоскость (1014); ни-КОВЗНИИ НИОбаТа ЛИТИЯ ИГ- же пунктирной линии стрелками показаны сме-рают смещения ИОНОВ КИ- щеиня атомов при двойниковании по плоскости слорода. Смещения атомов ( 1 014); индексы со штрихами относятся к системе В проекции На ПЛОСКОСТЬ координат двойника; нумерация слоев (/ — 9) дана
в направлении нормали к плоскости чертежа: СДВИГа ПОКазаНЫ на рис. 4, .5, 5, атомы кислорода; 2, 7-атомы лития; 9.18. Атомы каждого тре- 3, 8-атомы ниобия тьего кислородного слоя
(10 1 2), считая от плоскости двойникования, смещаются в направлении сдвига на расстояние, кратное 0,071 нм. Атомы первого и второ-7* 195
у х ЧУ
®У~Ч 4SV-¦'о
V / д V v 1 Д Vi
сфо]
С12101'
(1QH)
(Гои)’ [2021]
А У/д“'ЛА сго!11'
U у*
01 °2 д j о ^ ^
®P7«8*J
го кислородных слоев смещаются в направлениях [ 1 011] и [10 1 1 ]
соответственно, а затем тасуются в направлениях [ 1 2 1 0] и [1 2 10]. Смещения в катионной подрешетке приспосабливаются к смещениям анионной подрешетки так, чтобы сохранялся мотив заполнения пустот анионной подрешетки, характерный для ниобата лития. При этом оказывается, что для сегнетофазы LiNbCb направления проекций векторов спонтанной поляризации в соседних сдвойникованных областях становятся антипараллельны. Описанные превращения структуры можно рассматривать как поворот элементарной ячейки LiNb03 на 180 град относительно направления сдвига и одновременное изменение вектора поляризации. Это проявляется в различных скоростях травления матрицы и двойника. Таким образом, двойники одновременно являются доменами, направление поляризации в которых не антипараллельно, а повернуто на 114 град относительно направления спонтанной поляризации в исходном кристалле.
Важным обстоятельством является то, что при пересечении двойников с плоскостями двойникования (10 12) и (1 102) суммарный
сдвиг имеет величину 0,128 [0 1 12]. Направление этого вектора и линия пересечения плоскостей двойникования определяют новую плоскость скольжения (или двойникования) - (2 1 1 0). Но в такой системе невозможно двойникование, а скольжение затруднено, поэтому сдвиги, возникающие при пересечении двух двойников, приводят к растрескиванию (рис. 9.17), т.е. образование двойников при выращивании кристаллов LiNb03 может являться причиной их растрескивания.
9.5. МОНОДОМЕНИЗАЦИЯ КРИСТАЛЛОВ
Кислородно-октаэдрические сегнетоэлектрики являются сегнетоэлек-триками типа «смещения». Для этих кристаллов - это смещение катионов относительно слоев ионов кислорода. При переходе кристалла при температуре Кюри (Тк) из пара- в сегнетофазу появление спонтанной поляризации Ps приводит к появлению энергии электростатического поля зарядов спонтанной поляризации. Для снижения этой добавочной энергии кристалл разбивается на отдельные области, имеющие различные направления Ps (домены) и компенсирующие электрические поля друг друга.
Появление доменов, являющихся электрическими двойниками, для кристалла в целом компенсирует утраченные при переходе из пара- в сегнетофазу элементы симметрии. Кристалл как бы возвращает себе в макроскопическом объеме симметрию парафазы. Как следствие этого, макроскопические свойства полидоменного кристалла те же, что и у кристалла в парафазе. Поэтому для использования тех свойств, которые приобретает кристалл в сегнетофазе (электроопти-196
ческие, пьезооптические и др.) полидоменный кристалл приходится переводить в монодоменное состояние - «монодоменизироватъ». Процесс монодоменизащш является одним из важнейших технологических процессов полученйя сегнетоэлектрических кристаллов, используемых в нелинейной и электрооптике.
Обычно монодоменшация включает нагрев до температур, превосходящих температуру Кюри на 10...50 °С, выдержку под действием электрического поля при заданной температуре, охлаждение под действием поля до температур ниже температуры Кюри на 40...50 °С и последующее охлаждение при выключенном поле до комнатной температуры. Величины поля, температуры выдержки, скоростей охлаждения подбираются индивидуально для каждого типа кристалла. Режимы монодоменизации могут отличаться и для кристалла одного и того же типа, если отдельные кристаллы данного типа имеют отличия в стехиометрии или в совершенстве структуры.
