Структурная обусловленность свойств. Часть III. Кристаллохимия лазерных кристаллов. Кузьмичева Г.М. - 25 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МИРЭА | Москва

Составители: 

Рубрика: 

49
расположение допантов Cr
3+
в искаженных тетраэдрах с
элементами октаэдра или в октаэдрических пустотах
структуры, то отсюда следует трудность выращивания
бездефектных кристаллов LiGaO
2
:Cr.
Можно предположить, что введением оптически
неактивного "буферного" компонента вместе с оптически
активным хромом в состав кристалла LiGaO
2
должна
нарушаться наблюдаемая картина дефектообразования, как
это имело место в случае допированных ионами хрома
кристаллов мелилита.
Изменение соотношения параметров элементарной ячейки
центральной (I) и периферийной (II) частей монокристалла
(a(II)<a(I)) при сохранении соотношения цвета этих же частей
LiGaO
2
:Li,Сr,Al по сравнению с образцами LiGaO
2
:Сr
(I) и
LiGaO
2
:Сr
(II) говорит в пользу "оттеснения" ионов Al,
замещающих ионы Ga в структуре, на периферию образца и
связанного с этим уменьшение содержания Cr в
LiGaO
2
:Li,Сr,Al(II). Таким образом, введение алюминия
(r
Al
<<r
Cr
<r
Ga
) в виде "буферного" компонента не
способствовало равномерному распределению ионов хрома
по монокристаллическому слитку.
Достичь однородности распределения компонентов по
поперечному сечению образца удалось при выращивании
LiGaO
2
:Сr,Sc (r
Cr
<r
Ga
<<r
Sc
) и LiGaO
2
:V, хотя в первом случае
и не был получен прозрачный кристалл. Вероятно, для
второго кристалла при высокой температуре имеет место
разложение V
2
O
5
VO
2
+V
2
O
3
+O
2
(идеализированная схема),
которое препятствует образованию кислородных вакансий и,
как возможное следствие, и вакансий в позиции лития или (и)
галлия. Судя по увеличенным параметрам ячейки
LiGaO
2
:V(I), в кристалле присутствуют преимущественно
50
ионы V
3+
(r
V4+
<r
Ga
<r
V3+
), изовалентно замещающие ионы Ga
3+
и не требующие компенсации заряда образованием вакансий
или антиструктурных дефектов. Параметры ячейки
кристаллов LiGaO
2
:Li,V(II) меньше по сравнению с
кристаллами LiGaO
2
:V(I), что говорит в пользу проходящего
в кристаллах процесса Li
Ga
''
=2V
Ga
, то есть ионы V
4+
гетеровалентно замещают ионы Ga
3+
с компенсацией заряда
антиструктурными дефектами.
В таком случае получение LiGaO
2
:Li,Сr,Sc в
кислородсодержащей среде должно способствовать
улучшению оптического качества кристалла.
Можно предположить еще одну возможную причину
лучшего качества кристаллов LiGaO
2
:V и LiGaO
2
:Li,V по
сравнению с кристаллами LiGaO
2
:Li,Сr,Sc. Из-за
незначительно отличающихся радиусов ионов галлия и
допантов в структуре кристаллов LiGaO
2
:V
и LiGaO
2
:Li,V не
происходит большого изменения размера тетраэдра GaO
4
, а
отсюда и тетраэдра LiO
4
, тем более, что полиэдры ванадия
более склонны к искажениям и к тетраэдрической
координации по сравнению с ионами Cr
3+
. Катионы скандия в
структурах оксидных соединений занимают
преимущественно октаэдрические позиции, как и ион Cr
3+
,
поэтому в структуре кристалла LiGaO
2
:Li,Сr,Sc будет
наблюдаться большая степень искажения тетраэдров GaO
4
по
сравнению со структурой LiGaO
2
:Сr. Резкое увеличение
размера тетраэдра GaO
4
за счет вхождения в позицию галлия
ионов скандия (r
Ga
<r
Sc
) должно приводить к уменьшению
размера тетраэдра LiO
4
, препятствующему образованию
вакансий в позициях лития. Однако при этом возможны
вакансии в позициях галлия и кислорода по уравнениям II. Не
исключено, что молочный цвет образцов обусловлен 
                                49                                                             50
расположение допантов Cr3+ в искаженных тетраэдрах с           ионы V3+ (rV4+

Страницы