ниобата літію.
1. Основні методи вирощування монокристалів
В останні роки монокристалічні волокна (крісталловолокна) стали об'єктом пильної уваги і інтенсивного вивчення. Це пов'язано з унікальними властивостями волокон. Зазвичай під волокнами розуміються будь матеріали витягнутої форми і малого діаметра, порядку м. Таким чином, термін волокно описує всі типи матеріалів, що відповідають цим вимогам, наприклад нитка, дріт, волосся. Кристалічні структури у формі волокон (крісталловолокна) можуть бути вирощені з розплавів, розчинів і парів.
Перші роботи по вирощуванню волокон датуються початком минулого сторіччя. У 1917 році Чохральскому виростив металеві монокристалічні волокна діаметром 200 мкм шляхом їх витягування з розплаву. Трохи пізніше, в 1922 році, з метою вивчення процесу витягування монокристалів Гомперц виростив металеві крісталловолокна через отвори в слюдяному диску, плаваючому на поверхні розплаву. Це був годину народження методів отримання профільованих кристалів, що використовують принцип капілярної стабілізації меніска, який лежить в основі технологій вирощування волокон і в наші дні.
У результаті інтенсивних досліджень профільованих монокристалів германію та інших матеріалів (дослідження були закінчені до початку сімдесятих років минулого століття Степановим, Голем і Пастором), було встановлено, що однією з незвичайних характеристик крісталловолокон є їх гранично висока міцність. Так, наприклад, міцність сапфірових волокон, за даними робіт Ла Бель і Млавского перевищує 1 ГПа. Це особлива властивість крісталловолокон обумовлено досконалістю їх структури внаслідок їх малих розмірів, що зводить до мінімуму кількість дефектів, що є причиною низької міцності матеріалів великих розмірів. Висока міцність крісталловолокон робить їх перспективними матеріалами для застосування в якості армуючих елементів. [1]
Широка смуга пропускання (оптична прозорість), висока температура плавлення і хімічна стійкість багатьох кристалічних матеріалів роблять їх привабливими для використання в пристроях передачі енергії, особливо в умовах агресивних середовищ. Крісталловолокна прекрасно підходять для забезпечення нелінійних оптичних взаємодій, ефективної оптичної генерації, для створення оптичних квантових генераторів другий і вищих гармонік, для змішування частот, для Електрооптичного модуляції. Крісталловолокна, зокрема, можуть використовуватися для виготовлення фоторефрактивних голографічних запам'ятовуючих пристроїв. [2] На базі волокон можливе створення вузькосмугових перебудовуваних фільтрів з шириною смуги пропускання менше 0,01 нм, завдяки реалізованої в них брегговской дифракції високих порядків. При використанні крісталловолокон в якості активних лазерних елементів волоконна конфігурація має ще одну важливу перевагу: активний елемент в процесі роботи має порівняно низьку температуру (що благотворно позначається на інтенсивності оптичної генерації) за рахунок ефективного відводу тепла по волокну. І, нарешті, до унікальним якостям крісталловолокон відноситься те, що відразу після вирощування вони готові до використання в оптичних та інших пристроях без додаткової механічної обробки. Останнє істотно мінімізує витрати виробництва крісталловолокон. [3]
Аналіз процесу вирощування волоконних матеріалів дозволив більш повно встановити і вивчити властивості крісталловолокон, необхідні для більш детальних досліджень особливостей росту кристалів. Завдяки малому діаметру волокон у них спостерігається або мінімальну кількість дислокацій, або їх повна відсутність. Цей ефект пов'язаний з істотним зниженням термомеханічного напруги в волокнах. Крім того, у волокнах забезпечуються умови для заліковування (придушення) дефектів у процесі росту, що спостерігається, навіть якщо напрямок витягування кристала трохивідхиляється від напрямку його росту. [4]
Зазвичай волокна вирощують в режимі керованої дифузії. Малі зони плавлення інгредієнтів і високі швидкості росту забезпечують ефективний коефіцієнт розподілу компонентів, близький до одиниці. В результаті це призводить до однорідному розподілу компонентів уздовж осі росту кристала. Остання обставина уможливлює вивчення процесів плавлення неоднорідних багатокомпонентних матеріалів. Вперше подібні дослідження були проведені в лабораторії Фукуди. Сьогодні вони виконуються і в ряді інших наукових організацій, наприклад в Інституті вирощування кристалів в Берліні. Практична значимість цих робіт полягає в тому, що за короткий час при незначних фінансових витратах шляхом синтезу невеликої кількості того чи іншого матеріалу на установках для вирощування волокон вдається визначити кінетику росту, стабільність хімічного складу і ступінь досконалості одержуваних кристалів. На підставі цих даних досліджуваний матеріал відкидається або рекомендується в якості вихідно...
