Ионика твердого тела. Том 1 - Иванов-Шиц А.К.
ISBN 5-288-02746-3
Скачать (прямая ссылка):
(который может иметь состав и не отличающийся от состава основного
материала), индукционное плавление основного материала токами высокой
часто гы и выдержка расплава в твердой оболочке того же состава, что и
расплав Кристаллы оксида циркония, стабилизированного Y, Ca, Mg, Sr, Ba,
Sc, La и РЗЭ с содержанием до 40 мол%, выращивали в водоохлаждаемом
медном контейнере (рис II 3 15) Для стартового плавления использовали
шихту (смесь исходных компонентов Zr02 и соответствующих оксидов) с
металлическим Zr в виде небольших кусочков При расплавлении в течение 10-
15 мин происходит интенсивное окисление металла, а заггем после 20-30 мин
выдержки при 3000°С проводился рост кристаллов путем медленного (10-30
мм/ч) опускания контейнера с расплавом относительно индуктора Рост
монокристаллов начинается на зернах поли кристаллической оболочки с
постепенным разрастанием нескольких блоков Весь процесс занимает более 10
ч, что позволяет получать мо но кристаллические блоки длиной до 80 мм и
площадью поперечного сечения до 10 см2 По данным рентгеноструктурного
анализа кристаллы Zr02 Y20^ имели кубическую фазу при содержании Y2Oj
более 7 мол % Для снятия внутренних напряжений выращенные образцы
отжигали в вакууме или атмосфере инертного газа
Рис ИЗ 15 Холодный контейнер для выращивания гугоплав-кич кристаллов
методом высокочастотного нагрева [25]
1 - трубчатый водоохлаждаемый элемент, 2 - изолирующее кольцо, 3 -
изолирующий стакан, 4 - индуктор, 5 -- расплав, 6 - слой
закристаллизованного расплава, 7 - шичга, S - растущий кристалл
42
Рис II3 16 Схема установки для выращивания кристаллов по методу Вернейля
/ - механизм для опускания кристалла, 2 - кристаллодерясатель, 3 -
растущий кристалл, 4 - муфель, 5 - горелка, 6 - бункер, 7 - механизм
встряхивания, $ - катетометр
3*6.6, Метод Верпейля. В этом методе материал & виде тонкотмельченного
порошка подается & Щ-Ог пламя Это пламя нагревает вершину растущего
кристалла и создает на ней расплавленный слой, который вследствие
большого аксиального температурного градиента мал по толщине Подаваемый
материал плавится уже в пламени или расплавленном слое, и рост кристалла
продолжается в вертикальном направлении (рис ИЗ 16)
Метод использовали для получения номинально чистых н допированных Mg и Zr
кристаллов р-галлаггов [26]
3*7, Выращивание кристаллов из паровой фазы
На рис II 3 17 показана предложенная в [27,28] схема роста кристаллов а-
А^Х (X = S, Se) в системе твердое тело-газ Серебро поступает в зону роста
из твердой фазы, атомы S(Se) - из газовой Рост происходит на границе
раздела твердая фаза-газ В ампуле, где находится исходный материал Ag2X в
виде слитка, создается температурный градиент Температура подбирается
таким образом, что на "горячем" конце происходит термическое разложение
материала, а на другом, "холодном", протекает поверхностная реакция
2 Ag + X = Ag2X
В "горячей" зоне ионы серебра инжектируются в Ag2X (находящийся в твердом
состоянии), а поскольку в ot-Ag^X высоко подвижны ми являются как
катионы, так и электроны, то можно говорить о диффузии атомов серебра
через a-фазу Ag2X к месту протекания реакции Таким образом, скорость
роста кристалла Ag2X может лимитироваться либо подводом атомов серебра
(режим я), либо диффузией неметалла X в паровой фазе (режим 6) Для режима
а движущей силой диффузии атомов Ag служат температурный и
концентрационный градиенты Кроме того, при этом наблюдается разделение
газового пространства для газа, выделяющегося при разложении материала, и
газа, участвующего в росте кристалла* Максимальные скорости роста
кристаллов составляли 5,6 мм/ч (при = 300°С и
43
2
4. ¦v.
-ь- ^
Траы - 600 °С) для a-Ag2S и 3,7 мм/ч (при Трат = 300°с и Грщл - 750°С)
ДЛЯ a-Ag^Se При охлаждении кристаллы а-фазы переходят в (З-А^Х (при 178 и
133°С для Ag2S и Ag2Se соответственно) При понижении давления паров
неметаллического компонента (что достигается уменьшением температурь*
холодной зоны) осуществляется режим б, что приводит к росту кристаллов с
ярко выраженной огранкой Отметим, что использование кристаллизационной
ампулы, показанной на рис И.3,17, а7 позволяет выращивать на слитке,
например из Ag2S, кристаллы как Ag2S, так и Ag2Se, в зависимости от
неметаллического компонента, помещенного в холодную зону ампулы Для
получения пластин a-Ag2X с хорошей огранкой использовалась ампула,
схематически показанная на рис. 113 17, б, В этом случае нет разделения
газового пространства для газа, принимающего участие в поверхностной
реакции, и газа, выделяющегося из материала в "горячей" зоне, поэтому
растущий кристалл имеет тот же состав, что и исходный,
Прямым синтезом из исходных твердых Ag и S по механизму пар-жидкость-
твердое тело были получены нитевидные кристаллы a-Ag2S (две зоны нагрева,
температура источника серебра до 1000°С, температура источника S - 110°С)
[29],
Рис II3 17 Схема процесса роста монокристаллов ионно-электронных
проводников a-AgiX (X = SjSe) ампулы с разделенным (а) и общим (б)
