Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка):
218
Таблица 9.5. Системы скольжения и соответствующие напряжения сдвига для кристаллов ниобата лития [74|
Направление напряжения сдвига Плоскость скольжения Направление скольжения Напряжение сдвига при 1070 °С, МПа
36°^ [02 2 11 (0001) [Т 2 Т 0], [Т Т 201 13
(ПО) [1 101) 15
(110) [10 1 11 15
х [2 1 1 0] (1 1 02) [1 1011 20
( 1 012) [10 1 1) 20
01 1 0| (01 1 2) [0 1 111 18
45° х ( 1 012) [10 1 11 17
Ямки травления имеют вид усеченных пирамид с гранями, параллельными (100)о и (010)о орторомбпческой ячейки. Средняя плотность дислокации в НБН составляла 103 см-2. Столь низкая плотность дислокаций свидетельствует о низкой дислокационной пластичности кристаллов.
При механическом деформировании ниобата лития формирование дислокационной структуры впервые [72, 73] наблюдалось в результате пластической деформации при 1270 °С. Возникающие вследствие деформации и последующего избирательного травления ямки
наблюдались на плоскости (10 1 2) и были сгруппированы в полосы скольжения, соответствующие скольжению по плоскости базиса (0001). Скольжения по другим плоскостям не наблюдалось. Более детальное исследование дислокационной пластичности было проведено позднее [74]. Показана возможность дислокационного скольжения (табл. 9.5) по плоскостям базиса, призмы и пирамиды. Системой наиболее легкого скольжения является базисное скольжение с направлением скольжения <121 0>. Плоскость призмы, по которой наблюдалось дислокационное скольжение, та же плоскость, по которой происходит раскалывание ниобата лития.
9.8. ТОЧЕЧНЫЕ ДЕФЕКТЫ
Присутствие точечных дефектов в кислородно-октаэдрических кристаллах во многом определяет их оптические и электрические свойства. Основными дефектами анионной подрешетки являются кислородные вакансии Vo, на основе которых формируются электронные центры типа F- и F -ценгров и дырочные центры О", возникающие при ионизации ионов кислорода. Основным фактором, определяющим концентрацию точечных дефектов в кристаллах оксидов, явля-
219
ется отклонение от стехиометрии. Обычно это отклонение обусловлено избытком катионов. Поэтому вакансии кислорода являются наиболее вероятными дефектами в кристаллах оксидов. Существование дефектов, связанных вакансиями кислорода, показано в ряде простых оксидов (MgO, СаОи др.) [75], в 8гТЮз[76], ВаТЮз[77].
Катионная подрешетка вносит свой вклад в формирование системы точечных дефектов кристалла. Этот вклад определяется рядом факторов, важнейшими из которых можно считать следующие:
а) отличие или сходство ионных радиусов катионов, входящих в состав кристалла. Присутствие отличаюхцихся по свойствам и размерам катионов (например, BazNaNbsOis) создает возможность вхождения в кристалл различных примесей в различных валентных состояниях. Присутствие в составе кристалла близких по размеру катионов (например, LiNb(b) приводит к тому, что в формировании структуры точечных дефектов существенную роль может играть взаимозамещение катионов;
б) вхождение в состав кристаллов катионов с переменной валентностью, что создает основу для образования электронных центров и поляронных состояний;
в) присутствие иновалентных примесей, для компенсации заряда которых требуется образование точечных дефектов;
г) присутствие примесей с переменной валентностью (часто ионов переходных металлов), формирующих ловушки носителей заряда и принимающих активное участие в переносе заряда;
д) отклонение от стехиометрии. В рассматриваемых кристаллах отклонение от стехиометрии чаще всего происходит в сторону снижения концентрации кислорода и роста концентрации катионов. Поскольку в состав кристалла входит несколько катионов, всегда возникает вопрос, в какой степени концентрация того или другого катиона отклоняется от стехиометрии.
В дальнейшем рассмотрим проявления точечных дефектов в структурах перовскита (КЫЬОз), имеющих сильно отличающиеся по размерам катионы, и в структуре псевдоильменита (LiNb(b), образуемые близкими по размеру катионами.
Видимым проявлением присутствия точечных дефектов в кислородно-октаэдрических кристаллах является их окраска. Замечено, что окраска кристаллов всегда связана с их электропроводностью. Кристаллы KNb03, выращенные из раствора в расплаве, обычно имеют дефицит кислорода и голубую окраску [78, 79]. Появление голубой окраски в КМЮз объяснялось центрами окраски на основе вакансий кислорода - Vo или Nb4+ [80].
На окраску К№>Оз влияет температура расплава при кристаллизации. Если она ниже 1050 °С, кристаллы приобретают голубую или светло-голубую окраску. При температуре расплава, большей 1050 °С,
220
кристаллы оказываются бледно-желтыми или бесцветными. К окрашиванию в голубой цвет приводит избыток К2СО3 в исходных материалах [80]. Если содержание К2СО3 в шихте превышает 53 % (мол.), кристаллы оказываются голубыми даже при температуре расплава, большей 1050 °С. При содержании К2СО3 в шихте, меньше чем 51 % (мол.), кристаллы вырастают бесцветными. Очевидно, что избыток К2СО3 действует не только как растворитель, но и приводит к окрашиванию кристалла в голубой цвет. При окрашивании KNbCb его плотность возрастает от 4,622 г/см3 для бесцветных кристаллов до 4,685 г/см3 для темно-голубых.
