Утворення фази галосилікату лантану впродовж синтезу шихти в залежності від підготовки вихідних компонентів, таблетування та температурно-часового режиму відпалення. Напрямок масопереносу при твердофазній взаємодії оксидів лантану, галію та кремнію.
Одним з таких монокристалів є складний оксид тригональної структури - галосилікат лантану La3Ga5SIO14 (лангасит, ЛГС), пєзоелектричні параметри якого кращі за ті, що має його структурний аналог - кварць. Відсутня була також інформація про виготовлення шихти галосилікату лантану, ідентичної за складом монокристалам ЛГС, що є однією з головних умов одержання високоякісних монокристалів. Виходячи з цього, метою даної роботи стала розробка технології синтезу монофазної шихти галосилікату лантану та технологічного процесу вирощування монокристалів ЛГС діаметром більшим за 50 мм з однорідною структурою, а також пошук шляхів підвищення їх оптичних та пєзоелектричних характеристик. здійснити фізико-хімічні дослідження, зокрема, провести диференційно-термічний аналіз (ДТА), ділатометричний аналіз (ДЛА), вивчити температурну залежність електропровідності для визначення температурного інтервалу інтенсивної взаємодії оксидів у системі La2O3-Ga2O3-SIO2; В процесі твердофазного синтезу шихти ЛГС визначено температурний інтервал 950-1450ОС інтенсивної взаємодії компонентів у системі La2O3-Ga2O3-SIO2 та встановлено, що утворенню фази галосилікату лантану сприяють таблетування суміші оксидів та зменшення швидкості нагрівання при термообробці шихти.Оцінка коефіцієнтів неоднорідності компонентів, значення яких не перебільшували 1,0 при тривалості гомогенізації 4 години, та порівняння активності сумішей після мокрого та сухого змішування із застосуванням методів ДТА, ДЛА та визначенням їх гранулометричного складу і питомої поверхні показали, що середовище змішування майже не впливає на зазначені характеристики. Враховуючи перевагу сухого способу перед мокрим, а саме: виключення додаткового забруднення, порушення стехіометрії та скорочення технологічного циклу, для синтезу шихти був застосований сухий спосіб змішування та помолу. Ендотермічні ефекти при температурах 360 і 530 ОС повязані з ступінчатою дегідратацією вихідного оксиду лантану, оскільки аналогічні ефекти були виявлені на ДТА кривих оксиду лантану. Одержані результати корелюють з даними температурної залежності електропровідності суміші оксидів La2O3, Ga2O3, SIO2 та зростаючим значенням щільності таблет, що після відпалу при 1450 ОС відповідала 70% від щільності монокристалу ЛГС. Одержані дані приводять до висновку, що найбільш оптимальним засобом підвищення вмісту фази ЛГС (до 93%) у порошковій шихті є підвищення температури її прокалювання до 1450 ОС зі швидкістю нагрівання 60 град/г в інтервалі температур 950-1450 ОС, а застосування цього режиму при відпаленні таблетованої суміші вихідних оксидів дає монофазний продукт галосилікату лантану.Оптичну якість лангаситу оцінювали за розміром кута аномальної двовісності 2V, середнє значення якого у зразках Z-зрізу при товщині до 10 мм дорівнювало 19-95 кут.хв., що відповідало зміні звичайного та незвичайного показника заломлення відповідно dno=4,06?10-5 см-1 та dne=7,4?10-4 см-1. При дослідженні структури монокристалів ЛГС були виявлені блоки із розорієнтацією 1-3 кут.хв. та напівшириною кривих гойдання у 20-30 кут.сек. Відхилення параметрів гратки по довжині та поперечному зрізі не перевищували ±0,0005А.Про достатню структурну якість лангаситу свідчили показники щільності дислокацій d?104 см-2, питомої електроопору r=1,0?1012 ом?см та тангенсу кута діелектричних втрат tgd=3,0?10-4, які було виміряно на різних ділянках монокристалу. Досягнено також збільшення квадрату коефіцієнту електромеханічного звязку поверхнево-акустичних хвиль в 2-3 рази та двократне зменшення втрат при їх розповсюдженні в зразках із лангаситу порівняно з ВТ-зрізом кварцю. За допомогою рентгеноструктурного аналізу (РСА), враховуючи значення іонних радіусів, принцип ізовалентності та схильність заміщуючих іонів до визначеної координації, для монокристалів ЛГС були підібрані модифікуючі іони Al3 та Ti4 , які сприяють покращенню їх оптичних та пєзоелектричних властивостей завдяки упорядкуванню кристалічної гратки лангаситу, розупорядкованість якої обумовлена статистичним розподілом іонів Ga3 та Si4 .Вивчена залежність утворення фази галосилікату лантану від умов синтезу і показано, що процесу фазоутворення сприяють таблетування вихідної суміші оксидів та зменшення швидкості нагріву в інтервалі інтенсивної взаємодії компонентів. На основі проведених досліджень (п.1-3) розроблена технологія синтезу монофазної шихти для вирощування монокристалів ЛГС, яка полягає у таблетуванні попередньо підготовленої суміші вихідних компонентів та високотемпературному відпаленні таблет при температурі 1450 ОС зі швидкістю нагрівання не більше 60 град/г. Визначені оптимальні умови для вирощування монокристалів лангаситу (d=70мм, m=1,0кг) методом спрямованої кристалізації із розплаву: швидкість переміщення vi=1,8-2,2мм/г; швидкість обертання w?10-20 хв-1; прирощення маси dm/dt=37-40 г/г; відношення діаметру монокристалу до діаметру тиглю dk/dt =0,55-0,61; розорієнтованість затравки не повинна перевищувати 0,5о.
План
Основний зміст дисертації викладено в роботах
1. Dubovik M.F., Katrunov K.A., Korshikova T.I., Mitichkin A.I. Spectral properties of La3Ga5SIO14 single crystals. // Functional Materials.- 1996.- v 3, №1.- Р. 67-69.
2. Dubovik M.F., Baumer V.N., Korshikova T.I., Teplitskaya T.S. Structural peculiarities of destoichiometrized langasite La3Ga5SIO14 single crystals modified by aluminium and titanium ions. // Functional Materials.- 1997.- v 4, №2.- Р.310-312.
3. Dubovik M.F., Korshikova T.I., Proskurnya E.M. Study of specific features of lanthanum, gallium and silicon oxides interaction in the course of lanthanum gallosilicate La3Ga5SIO14 charge synthesis. // Functional Materials.- 1999.- v.6, №1.- Р.92-95.
4. А.с. №1506951 СССР, М.Кл. 4 С 30 В 29/34, 15/00. Пьезоэлектрический материал на основе лангасита. / Дубовик М.Ф., Андреев И.А., Коршикова Т.И., Салийчук Е.К., Коток Л.А., Лебедев С.А.- №4294668/26; заявлено 10.08.87; опубл. Бюл. “Изобретения”.- 1992.- №45.- С.177.
5. Коршикова Т.И. Синтез шихты лангасита. // Тез. докл. 27-й конф. молодых ученых и специалистов ВНИИМ.- Сб. “Материалы для оптических устройств и сцинтилляторов”.- Харьков: 1986.- №18.- С.165-166.
6. Дубовик М.Ф., Иванова Г.М., Коршикова Т.И., Лебедев С.А., Назаренко Б.П., Салийчук Е.К. Кристаллизация и дефекты структуры некоторых оксидных германатных и силикатных соединений. // Тез. докл. VI Всесоюзного совещ. “Высокотемпературная химия силикатов и оксидов.”- Л.: Наука.- 1988.- С.106.
7. Коршикова Т.И., Швецова Т.А., Коток Л.А., Салийчук Е.К. Изучение физико-химических параметров синтеза шихты лантан-галлиевого силиката.// Тез. докл. III Всесоюзн. конф. по физ.-хим. основам технол. сегнетоэлектр. и родственных материалов.- Звенигород: 1988.- С.162.
8. Коршикова Т.И., Дубовик М.Ф., Салийчук Е.К., Федорова Н.Н., Алехина Т.Ф. Синтез высокочистой шихты для выращивания монокристаллов типа лангасита. // Тези допов. ХІІІ Української конф. з неорган. хімії.- Ужгород.- 1992.- С.218.
9. Dubovik M.F., Katrunov K.A., Korshikova T.I. The nature of langasite crystals coloration. // Proc. IEEE Intern. Freq.Control Symposium.- San-Francisco (USA).- June, 1995.- V.49.- Р.638-642.
10. Dubovik M.F., Zagoruiko Yu.A., Korshikova T.I., Shmaly Yu.S., Sadovy K.V. Influence of thermal treatment and radiation on some electrophysical parameters of langasite crystals.// Proc. IEEE Intern. Freq. Control Symposium.- Honolulu (USA).-June, 1996.-V.50.- P.84-89.
11. Dubovik M.F., Teplitskaya T.S., Korshikova T.I. Crystal structure of modific single crystals of La3Ga5SIO14 (langasite). // IEEE Intern.Ultrasonics Symposium.- San-Antonio (USA).- November, 1996.- P.31.
12. Dybovik M.F., Korshikova T.I., Proskurnja E.M. Investigation of peculiarity of interaction between the components in langasites synthesis and X-ray luminescence of this crystal doped by Ce, Pr and Eu. // Preliminary Program and Abstracts of the Intern. Symposium on Acoustoelectr., Freq. Control and Signal Generation.- St.Peterburg-Kizhi-Valaam-St.Peterburg.- June, 1998.- Р.75.
13. Proskurnja E.M., Korshikova T.I., Dybovik M.F. Investigation of phase-forming at synthesis of the langasite - piezoelectric. // Joint meeting of the 13 European frequency and time forum and IEEE Intern. Frequency Control Symposium.- Besancon (France).-April,1999.- P.45.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
