Изучение оптических свойств матриц на основе ниобата лития для кристаловолокон - Дипломная работа

Сегодня существует множество детально разработанных, хорошо отлаженных и пригодных для промышленного применения технологий получения кристаллических материалов, основанных на известных методах выращивания объемных монокристаллов (методы Чохральского, Бриджмена, гидротермального синтеза и др.). Однако получаемые по этим технологиям кристаллы не могут быть использованы в приборах и устройствах без предварительной обработки: нарезки, шлифовки, полировки и т.д., в результате которой теряется до 50 % от начальной массы синтезированных материалов. Один из методов выращивания профилированных кристаллов - метод выращивания с пленочной подпиткой при краевом ограничении роста (метод EFG - edge-definedfilm-fedgrowth) - сегодня активно используется для выращивания специфических форм некоторых кристаллов, например, сапфировых трубок и кремниевых лент.Обычно под волокнами подразумеваются любые материалы вытянутой формы и малого диаметра, порядка 10"6-10~3м. Таким образом, термин волокно описывает все типы материалов, отвечающих этим требованиям, например нить, проволоку, волос. В результате интенсивных исследований профилированных монокристаллов германия и других материалов (исследования были закончены к началу семидесятых годов прошлого века Степановым, Голем и Пастором), было установлено, что одной из необычных характеристик кристалловолокон является их предельно высокая прочность. При использовании кристалловолокон в качестве активных лазерных элементов волоконная конфигурация имеет еще одно важное преимущество: активный элемент в процессе работы имеет сравнительно низкую температуру (что благотворно сказывается на интенсивности оптической генерации) за счет эффективного отвода тепла по волокну. Кроме того, в волокнах обеспечиваются условия для залечивания (подавления) дефектов в процессе роста, что наблюдается, даже если направление вытягивания кристалла немного отклоняется от направления его роста.Метод Вернейля реализуется путем просыпки маленьких порций порошковой шихты в трубчатую печь, где эта шихта расплавляется во время падения в кислородно-водородном пламени и питает каплю расплава на поверхности затравки. Недостатки: изза высокой температуры роста кристаллы имеют внутренние напряжения; стехиометрия состава может нарушаться вследствие восстановления компонентов водородом и испарения летучих веществ.Метод Бриджмена-Стокбаргера , или метод направленной кристаллизции, заключается в том, что через печь, имеющую неравномерное распределение температуры по длине, протягивается ампула с материалом (возможна неподвижная ампула и движущаяся печь).Метод выращивания кристаллов путем вытягивания их вверх от свободной поверхности большого объема расплава с инициацией начала кристаллизации путем приведения затравочного кристалла (или нескольких кристаллов) заданной структуры и кристаллографической ориентации в контакт со свободной поверхностью расплава. плавлении поликремния, легированиеЗонная плавка заключается в прогонке зоны расплава по длине заготовки монокристалла, одновременно в зоне расплава концентрируются примеси и происходит очистка кристалла, конечную часть которого затем удаляют.Гидротермальный метод выращивания кристаллов используется для выращивания кристаллов, которые трудно или невозможно вырастить другими методами, так как наиболее близко имитирует процессы образования минералов в природе. Для гидротермального выращивания кристаллов используют специальные прочные стальные сосуды - автоклавы, способные выдержать такие экстремальные давления и температуры.Для выращивания кристаллов путем твердофазной рекристаллизации приводят в соприкосновение керамическую заготовку и монокристаллическую затравку, между ними иногда помещают вещество, инициирующее процесс рекристаллизации, в частности, при получении ферритовых кристаллов - оксид железа (тонкий слой).Для производства волокон диаметром не более 10 мкм применяются главным образом два метода: метод LHPG и метод . В 1972 году, Хаггерти и др. разработали технологию LHPG, в которой для нагрева и плавления вещества используют энергию лазерного луча. Нагрев и плавление исходного материала в ней выполняется с помощью инфракрасного (10,06 мкм)-лазера, работающего в стационарном режиме для стабилизации направления и мощности лазерного пучка. Эта камера не позволяла случайным воздушным потокам вызывать изменение диаметра выращиваемого волокна, но допускала использовать химически активную или инертную атмосферу или поддерживать вакуум в процессе синтеза (рисунок 8). В качестве исходных материалов в методе LHPG используют заготовки круглого или прямоугольного сечения из поликристаллического (отсутствуют неконтролируемые примеси и загрязнения от тигля). вещества, которые сравнительно легко формируются из прессованных отвердевших расплавов и прокаленных порошков или из образцов, полученных методом горячего прессования.Метод выращивания кристалловолокон (метод микровытягивания) был разработан в лаборатории профессора Фукуды в Университете Тохоку в Сендае, Япония. Рост воло

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Основные методы выращивания монокристаллов

1.1 Выращивание из раствора в расплаве (спонтанная кристаллизация)

1.2 Метод Вернейля

1.3 Метод Бриджмена-Стокбаргера

1.4 Метод Чохральского

1.5 Метод зонной плавки

1.6 Гидротермальное выращивание

1.7 Метод твердофазной рекристаллизации

2. Выращивание кристалловолокон

2.1 Метод лазерного разогрева (LHPG)

2.2 Технологии вытягивания из мениска. Использование технологии микровытягивания

2.3 Иллюстрации возможностей методов выращивания кристалловолокон

3. Экспериментальные схемы и образцы для исследований

4. Определение центрового состава ниобата лития

4.1 Спектры поглощения и люминесценции кристаллов ниобата лития, активированного ионами хрома и магния

4.2 Результаты изучения спектральных свойств оптических материалов в среднем ик диапазоне

Заключение

Список используемых источников