Структурная обусловленность свойств. Часть IV. Кристаллохимия материалов нелинейной оптики. Кристаллохимия пьезоэлектриков. Кузьмичева Г.М. - 34 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МИРЭА | Москва

Составители: 

Рубрика: 

67
10. Изменением типа связи.
Уменьшение прочности связи вызывает поглощение в более
длинноволновой области, что сопровождается окрашиванием
кристаллов.
11. Метод и условия получения кристаллов.
Термохромный эффект известен для кристаллов MgAl
2
O
4
:Cr
3+
,
полученных методом Вернейля, и кристаллов -Al
2
O
3
:Cr
3+
, для
которых при увеличении температуры красный цвет меняется на
зеленый. Причиной данного эффекта может быть как изменение
межатомных расстояний, так и увеличение эффекта поляризации
при повышении температуры, а это в свою очередь приводит к
изменению цвета кристаллов. Окраска кристаллов полученных в
окислительных и восстановительных условиях будет разной из-за
изменения формального заряда катионов.
Кристаллы гранатов могут менять свой цвет в зависимости от
характера (спектрального состава) освещения: пироп
{Mg}
3
[Al]
2
(SiO
4
)
3
:Cr
3+
при дневном освещении зеленого цвета, а
при искусственном – красного (александритовый эффект).
Таким образом, для выращивании прозрачных кристаллов ИАГ
с различными оттенками красного (альмандиновый ряд) и зеленого
(андрадитовый ряд) цветов необходимо подобрать определенные
сочетания компонентов (иона-активатора, иона-активатора и
соактиватора, иона-активатора и буферного компонента и т. д.) в
конкретных соотношениях и определенных формальных зарядов.
III.1.2. Выращивание ювелирных гранатов на основе
Y
3
Al
5
O
12
(ИАГ)
Для выращивания кристаллов гранатов в качестве исходных
выбраны системы ИАГ:Zr и ИАГ:Yb,Zr, имитирующие
соответственно гранаты альмандинового и андрадитового рядов.
68
Известные в литературе активированные кристаллы ИАГ
выращивались всеми известными расплавными методам.
Ювелирные кристаллы ИАГ были получены горизонтальной
направленной кристаллизации (ГНК) в вакууме (давление 10
-3
Па) в
восстановительной атмосфере. Метод ГНК является
разновидностью метода Бриджмена-Стокбаргера в горизонтальном
варианте, который позволяет получать крупные без трещин
кристаллы в виде пластин размерами 200×80×20 мм
3
, что удобно
для изготовления изделий. Другим преимуществом этого метода
перед другими расплавными методами является его техническая
простота и использование в качестве контейнера молибдена, менее
дорогого материала по сравнению с иридием в методе
Чохральского. Кроме того, кристаллы не содержат по центру були
объемный дефект и связанный с этим гранный рост, что
свойственно кристаллам, выращенных методом Чохральского.
Недостатком данного метода является наличие контакта между
расплавом и материалом контейнера, приводящее к загрязнению
кристалла в донной области молибденом и появлению остаточных
напряжений, поэтому часть кристалла, контактирующая с
контейнером (~3-5 мм), непригодна для изготовления изделий. Не
исключено также образование центров окраски, исчезновению
которых способствует отжиг в воздушной атмосфере.
Кристаллы ИАГ красного цвета – аналоги природных
гранатов альмандинового ряда.
Красный цвет ИАГ:Zr связан с вхождением ионов Zr
3+
в
додекаэдрические позиции (r
Y
VIII
=1.02Å) структуры ИАГ
(r
Zr
VIII
~0.90Å), что возможно при выращивании кристаллов в
восстановительной атмосфере из шихты, содержащей ZrO
2
, за счет
перехода Zr
4+
Zr
3+
. Наряду с этим нельзя исключать совместное
присутствие ионов Zr
3+
и Zr
4+
в октаэдрической позиции ИАГ
(r
Al
VI
=0.535 Å) соответственно с радиусами ионов r
Zr
VI
~0.78А и
0.72Å. 
                            67                                                                    68
                10. Изменением типа связи.                           Известные в литературе активированные кристаллы ИАГ
                                                                  выращивались всеми известными расплавными методам.
   Уменьшение прочности связи вызывает поглощение в более         Ювелирные кристаллы ИАГ были получены горизонтальной
длинноволновой области, что сопровождается окрашиванием           направленной кристаллизации (ГНК) в вакууме (давление 10-3 Па) в
кристаллов.                                                       восстановительной     атмосфере.     Метод     ГНК     является
                                                                  разновидностью метода Бриджмена-Стокбаргера в горизонтальном
        11. Метод и условия получения кристаллов.                 варианте, который позволяет получать крупные без трещин
                                                                  кристаллы в виде пластин размерами 200×80×20 мм3, что удобно
                                                                  для изготовления изделий. Другим преимуществом этого метода
   Термохромный эффект известен для кристаллов MgAl2O4:Cr3+,
                                                                  перед другими расплавными методами является его техническая
полученных методом Вернейля, и кристаллов -Al2O3:Cr3+, для
                                                                  простота и использование в качестве контейнера молибдена, менее
которых при увеличении температуры красный цвет меняется на
                                                                  дорогого материала по сравнению с иридием в методе
зеленый. Причиной данного эффекта может быть как изменение
                                                                  Чохральского. Кроме того, кристаллы не содержат по центру були
межатомных расстояний, так и увеличение эффекта поляризации
                                                                  объемный дефект и связанный с этим гранный рост, что
при повышении температуры, а это в свою очередь приводит к
                                                                  свойственно кристаллам, выращенных методом Чохральского.
изменению цвета кристаллов. Окраска кристаллов полученных в
                                                                  Недостатком данного метода является наличие контакта между
окислительных и восстановительных условиях будет разной из-за
                                                                  расплавом и материалом контейнера, приводящее к загрязнению
изменения формального заряда катионов.
                                                                  кристалла в донной области молибденом и появлению остаточных
   Кристаллы гранатов могут менять свой цвет в зависимости от
                                                                  напряжений, поэтому часть кристалла, контактирующая с
характера    (спектрального     состава)   освещения:    пироп
                                                                  контейнером (~3-5 мм), непригодна для изготовления изделий. Не
{Mg}3[Al]2(SiO4)3:Cr3+ при дневном освещении зеленого цвета, а
                                                                  исключено также образование центров окраски, исчезновению
при искусственном – красного (александритовый эффект).
                                                                  которых способствует отжиг в воздушной атмосфере.
   Таким образом, для выращивании прозрачных кристаллов ИАГ
с различными оттенками красного (альмандиновый ряд) и зеленого
(андрадитовый ряд) цветов необходимо подобрать определенные          Кристаллы ИАГ красного цвета – аналоги природных
сочетания компонентов (иона-активатора, иона-активатора и                     гранатов альмандинового ряда.
соактиватора, иона-активатора и буферного компонента и т. д.) в
конкретных соотношениях и определенных формальных зарядов.            Красный цвет ИАГ:Zr связан с вхождением ионов Zr3+ в
                                                                  додекаэдрические позиции (rYVIII=1.02Å) структуры ИАГ
                                                                  (rZrVIII~0.90Å), что возможно при выращивании кристаллов в
   III.1.2. Выращивание ювелирных гранатов на основе
                                                                  восстановительной атмосфере из шихты, содержащей ZrO2, за счет
                     Y3Al5O12 (ИАГ)                               перехода Zr4+ Zr3+. Наряду с этим нельзя исключать совместное
                                                                  присутствие ионов Zr3+ и Zr4+ в октаэдрической позиции ИАГ
   Для выращивания кристаллов гранатов в качестве исходных        (rAlVI=0.535 Å) соответственно с радиусами ионов rZrVI~0.78А и
выбраны системы ИАГ:Zr и ИАГ:Yb,Zr, имитирующие                   0.72Å.
соответственно гранаты альмандинового и андрадитового рядов.

Страницы