Структурная обусловленность свойств. Часть III. Кристаллохимия лазерных кристаллов. Кузьмичева Г.М. - 10 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МИРЭА | Москва

Составители: 

Рубрика: 

19
Иттрий-скандий алюминиевый гранат (ИСАГ).
На рис. 3г приведена область r
VIII
– r
VI
для ИСАГ. На
рисунке можно выделить прямую I, которая отвечает
предельным соотношениям между r
VIII
и r
VI
. Положение
предельной прямой II определить сложнее. В системе Y
2
O
3
-
Sc
2
O
3
-Al
2
O
3
КП – состав отсутствует, что было заключено
группой авторов при определении его с помощью (d-a-x-y)-
диаграммы. Однако отмечалось, что эффективный
коэффициент распределения Y может быть равен единице при
содержании его в расплаве в интервале 2.88 – 2.90
формульных единиц.
Используя диаграмму r
VIII
– r
VI
на основании приведѐнных
выше рассуждений и экспериментальных данных, бфло
предположено, что если КП-состав ИСАГ существует, то он
должен располагаться между двумя предельными прямыми.
Исследования монокристалла, выращенного из шихты состава
Y
2.91
Sc
1.19
Al
3.90
O
12
(соответствует примерно середине
области, в которой может находиться КП-состав), показали
отличие параметров ячейки по длине монокристаллического
слитка (а=12.159 Å у затравки и а=12.181 Å в конце слитка),
что связанно с изменением состава: Y
2.89
Sc
0.11
[Sc
1.0
Al
1.0
]Al
3
O
12
и Y
2.94
Sc
0.06
[Sc
1.09
Al
0.91
]Al
3
O
12
.
Расчѐт
показал, что коэффициенты распределения Y и Sc равны 0.99
и 0.93 соответственно, т.е. близки к единице, из чего следует,
что возможный КП-состав близок к составу Y
2.89
Sc
0.11
[Sc
1.05
Al
0.95
]Al
3
O
12
.
Сопоставление диаграмм с особенностями изменения
межатомных расстояний при изоморфных замещениях в
структуре твѐрдых растворов ИСГГ, ГСГГ, ИСАГ и ГСАГ
позволяет говорить о полном соответствии наблюдаемой
20
смены типов твѐрдых растворов с характером изменения
межатомных расстояний.
На основании свойств КП-составов соединений со
структурой граната совместно с данными рис. 3 дают
возможность сформулировать ряд важных выводов:
структура фазы с КП-составом должна быть образована
из “равновесных “ полиэдров, не требующих стабилизации;
частичным изоморфным замещением компонентов в той
или иной позиции структуры можно добиться получения КП-
состава, отсутствующего для исходной матрицы Например, в
системе La,Sc
3
[Sc,Ga]
2
Ga
3
O
12
нет КП-состава, однако
состав La
0.23
Gd
2.74
Sc
0.03
[Sc
1.88
Ga
0.12
]Ga
3
O
12
с частичным
замещением лантана на гадолиний является КП –составом;
в одном из рядов твѐрдых растворов замещения на основе
КП-состава должен быть КП-состав. Например, твердый
раствор Gd
3-u
Sc
u
Sc
1.9-u
Ga
v
Al
(3.1-u-v)
)
O
12
, для которого
справедливы соотношения 3-u=2.880(3)+0.024v, (3.1-u-
v)=3.220(5)-1.025v, при значениях v=0 и v=3.14 составы
весьма близки к КП-составам Gd
2.88
Sc
0.12
Sc
1.78
Al
3.22
O
12
и
Gd
2.96
Sc
0.04
Sc
1.86
Ga
3.14
O
12
соответственно;
КП-состав номинально чистого и допированного ионами
Nd
3+
и Cr
3+
кристалла в общем случае не совпадает, и для
получения однородных кристаллов с Nd
3+
и Cr
3+
можно
выращивать их из "оптимальных" составов. Под оптимальным
понимается состав, отличающийся от КП-состава, но мало
изменяющейся по длине выращиваемого монокристалла.
Из всей совокупности подходов, использованных для
определения КП-составов в соединениях со структурой
граната, следует признать корректными подходы, основанные
на сопоставлении составов “верхней” и “нижней” частей
монокристаллического слитка с составом шихты при полном 
                         19                                                                             20
      Иттрий-скандий алюминиевый гранат (ИСАГ).                      смены типов твѐрдых растворов с характером изменения
                                                                     межатомных расстояний.
   На рис. 3г приведена область rVIII – rVI для ИСАГ. На                На основании свойств КП-составов соединений со
рисунке можно выделить прямую I, которая отвечает                    структурой граната совместно с данными рис. 3 дают
предельным соотношениям между rVIII и rVI. Положение                 возможность сформулировать ряд важных выводов:
предельной прямой II определить сложнее. В системе Y2O3-                   структура фазы с КП-составом должна быть образована
Sc2O3-Al2O3 КП – состав отсутствует, что было заключено              из “равновесных “ полиэдров, не требующих стабилизации;
группой авторов при определении его с помощью (d-a-x-y)-                   частичным изоморфным замещением компонентов в той
диаграммы.       Однако    отмечалось,      что     эффективный      или иной позиции структуры можно добиться получения КП-
коэффициент распределения Y может быть равен единице при             состава, отсутствующего для исходной матрицы Например, в
содержании его в расплаве в интервале 2.88 – 2.90                    системе La,Sc 3[Sc,Ga]2Ga3O12 нет КП-состава, однако
формульных единиц.                                                   состав     La0.23Gd2.74Sc0.03 [Sc1.88Ga0.12]Ga3O12 с частичным
   Используя диаграмму rVIII – rVI на основании приведѐнных          замещением лантана на гадолиний является КП –составом;
выше рассуждений и экспериментальных данных, бфло                         в одном из рядов твѐрдых растворов замещения на основе
предположено, что если КП-состав ИСАГ существует, то он              КП-состава должен быть КП-состав. Например, твердый
должен располагаться между двумя предельными прямыми.                раствор      Gd3-uScu Sc1.9-uGavAl(3.1-u-v))O12,  для  которого
Исследования монокристалла, выращенного из шихты состава
Y2.91Sc1.19Al3.90O12 (соответствует примерно             середине    справедливы соотношения 3-u=2.880(3)+0.024v, (3.1-u-
области, в которой может находиться КП-состав), показали             v)=3.220(5)-1.025v, при значениях v=0 и v=3.14 составы
отличие параметров ячейки по длине монокристаллического              весьма близки к КП-составам Gd2.88Sc0.12 Sc1.78Al3.22O12 и
слитка (а=12.159 Å у затравки и а=12.181 Å в конце слитка),          Gd2.96Sc0.04 Sc1.86Ga3.14O12 соответственно;
что     связанно      с изменением       состава:      Y2.89Sc0.11         КП-состав номинально чистого и допированного ионами
[Sc1.0Al1.0]Al3O12 и    Y2.94Sc0.06 [Sc1.09Al0.91]Al3O12. Расчѐт     Nd и Cr3+ кристалла в общем случае не совпадает, и для
                                                                        3+

                                                                     получения однородных кристаллов с Nd3+ и Cr3+ можно
показал, что коэффициенты распределения Y и Sc равны 0.99
                                                                     выращивать их из "оптимальных" составов. Под оптимальным
и 0.93 соответственно, т.е. близки к единице, из чего следует,
                                                                     понимается состав, отличающийся от КП-состава, но мало
что возможный КП-состав близок к составу Y2.89Sc0.11                 изменяющейся по длине выращиваемого монокристалла.
[Sc1.05Al0.95]Al3O12.                                                   Из всей совокупности подходов, использованных для
   Сопоставление диаграмм с особенностями изменения                  определения КП-составов в соединениях со структурой
межатомных расстояний при изоморфных замещениях в                    граната, следует признать корректными подходы, основанные
структуре твѐрдых растворов ИСГГ, ГСГГ, ИСАГ и ГСАГ                  на сопоставлении составов “верхней” и “нижней” частей
позволяет говорить о полном соответствии наблюдаемой                 монокристаллического слитка с составом шихты при полном

Страницы