Методы выращивания кристаллов из расплавов. Определение показателей преломления изотропных и анизотропных веществ

1. Методы выращивания кристаллов из расплавов

2. Определение показателей преломления изотропных и анизотропных веществ

Список использованных источников

Кристаллизация из расплава представляет наиболее распространенный способ выращивания монокристаллов. Так, в настоящее время выращивание более чем половины технически важных кристаллов осуществляют из расплава. К веществам, которые наиболее подходят для выращивания из расплава, относятся те, плавление которых происходит без разложения, для них не характерны полиморфные переходы и для них характерна низкая химическая активность. С помощью методов кристаллизации из расплава осуществляют выращивание элементарных полупроводников и металлов, оксидов, галогенидов, халькогенидов, вольфраматов, ванадатов, ниобатов и других веществ. В ряде случаев из расплава выращивают монокристаллы, состоящие из пяти и более компонентов. 

При кристаллизации из расплава важным является учет процессов, которые оказывают влияние на состав расплава (термической диссоциации, испарения, взаимодействия расплава с окружающей средой), процессов на фронте кристаллизации, процессов теплопереноса в кристалле и расплаве, процессов массопереноса (переноса примесей, который обусловлен конвекцией и диффузией в расплаве) [1].

Рост кристаллов из расплава происходит значительно быстрее, в сравнении с данным процессом из раствора или из газовой фазы. Второе преимущество данного метода состоит в отсутствии включений маточного раствора, обычно возникающих при выращивании из раствора.

В связи с этим вещества, плавящиеся без разложения, обычно стремятся выращивать из расплава. Даже в том случае, если происходит разложение вещества при плавлении, зачастую оказывается возможным подавление процесса диссоциации выращивая кристаллы при избыточном давлении летучего компонента в газовой среде или путем создания высокого давления над слоем расплавленного флюса, который покрывает зеркало расплава вещества упругость паров которого превышает атмосферное при температуре плавления. Данный прием весьма часто применяется в случае выращивания полупроводниковых кристаллов типа AIIIBV. К тому же слой флюса вбирает в себя вредные примеси из расплава.

Однако выращивание из расплава является неприменимым тогда, когда вещество при охлаждении переходит из одной полиморфной модификации в другую. В таком случав наблюдается превращение выросшего монокристалла при охлаждении в поликристаллический агрегат новой модификации. Как уже говорилось, кристаллы CuCl при 407°С из вюрцитовой β-модификации переходит в кубическую, сфалеритовую γ-модификацию. Монокристалл в данном случае растрескивается, а многочисленные полиморфные превращения кремнезема SiO2, а также сильная склонность его расплава к стеклообразованию не позволяют выращивать кристаллы кварца непосредственно из расплава. Вместе с тем, в случае выращивания из расплава в кристаллах зачастую развиваются значительные напряжения, которые вызывают возникновение различных структурных дефектов и в первую очередь дислокаций [2].

1. Как выращивают кристаллы. Краткий обзор [Электронный ресурс] // Электростекло. – Режим доступа: https://ftfsite.ru/wp-content/files/medods_kristallov_5.2.pdf. 

2. Мочалов, И.В. Выращивание оптических кристаллов. Часть 2. Конспект лекций / И.В. Молчанов  – СПб: НИУ ИТМО, 2012 г. – 122 с.

3. Методы получения кристаллов / А.Ю. Стариков [и др.] // Вестник совета молодых ученых и специалистов Челябинской области. – 2018. – Т.1. - №2 (21) Т. – C. 36-42.

4. Багдасаров, Х.С. Высокотемпературная кристаллизация из расплава / Х.С. Багдасаров. – М.: Физматлит, 2004. – 160 с.

5. Арзамасов, Б.Н. Материаловедение: учебник для вузов / Б.Н. Арзамасов [и др]. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. – 648 с.

6. Определение оптических свойств минералов иммерсионным способом [Электронный ресурс]. – Томск: Издательство ТПУ, 2008. – 24 с. – Режим доступа: http://portal.tpu.ru/SHARED/s/SMB/uchebnaya/Tab1/ImmersionMetod.pdf. 

7. Юревич, В.А. Изучение искусственной анизотропии при деформации изотропных тел / В.А. Юревич, Е.В. Тимощенко, Т.В. Забиран. – Могилев: Могилевский государственный университет продовольствия, 2011. – 15 с. 

8. Определение показателей преломления [Электронный ресурс] // Инженерная защита. – Режим доступа: https://injzashita.com/opredelenie-pokazateleie-prelomleniya.html. 

9. Определение показателя преломления и дисперсии призмы с помощью гониометра [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://zavoisky.kpfu.ru/_media/if/ofp/optics/files/201.pdf. 

10. Егоров-Тисменко, Ю.К. Кристаллографи я и кристаллохимия: учебник / Ю.К. Егоров-Тисменко; под ред. академика В.С. Урусова. — М.: КДУ, 2005. – 592 с.