Введение к работе
Актуальность темы. Кристаллы дигидрсфосфата калия (KDP) в силу их высоких нелинейнооптических и электрооптических свойств широко используются для нужд электронной техники и. в первую очередь нелинейной оптики. Исследования кристаллизации этих веществ ведутся уже более GO лет. однако требования к размеру и совершенству кристаллов все более возрастают. В этой связи одним из путей совершенствования технологии может явиться выращивание кристаллов из не-стехиометрических растворов. Влияние кислотности раствора на скорость роста и качество кристаллов Ж отмечалось многочисленными авторами, однако их данные были неоднозначны и ясности в вопросе о причинах влияния рН не было. Целесообразно было изучить влияние кислотности на критическое пересыщение, при котором начинается резкое увеличение скорости роста, морфологию поверхности, состояние примесей, так как эти обстоятельства, с одной стороны, представляют большой интерес для технологии скоростного выращивания крупных монокристаллов, а с другой - важны для понимания механизма и кинетики дислокационного роста кристаллов, и особенно роли случайных примесей при кристаллизации.
Цель работы:
In situ исследование кинетики кристаллизации и морфологии граней KD? в широком интервале значений рН номинально чистого и содержащего примеси растворов;
изучение влияния состава раствора на фундаментальные характеристики дислокационного роста - свободную энергию и кинетический коэффициент ступеней.
Научная новизна и практическая ценность работы. В работе впервые экспериментально установлено, что кинетический коэффициент и свободная поверхностная энергия торца ступени различной ориентации на гранях призмы и бипирзмиды KDP не зависят от кислотности раствора. Критическое пересыщение а для граней призмы, при котором происходит резкое возрастание скорости роста, уменьшается по мере отклонения состава раствора от стехиометрического значения. Соответственно, скорость роста при заданном пересыщении существенно увеличивается. Уменьшение критического пересыщения свидетельствует о меньшей концентрации адсорбированной на поверхности примеси, поэтому зона роста призмы должна содержать меньше примесей, а меж-секториальные границы будут менее выражены.
Влияние кислотности раствора на морфологию граней наиболее заметно в щелочной среде. Здесь образование макроступеней начинается при сравнительно низком пересьпцении и поверхность менее устойчива к вариации внешних условий. Наиболее опасным с точки зрения образования макроступеней является интервал пересыщений вблизи аш. На гранях бипирамиды появление макроступеней сильно зависит от содержания в растворе неконтролируемых примесей. Важным представляется увеличение морфологической устойчивости граней при больших пересыщениях в кислой среде.
Эти результаты могут быть использованы в технологии выращивания кристаллов, причем можно ожидать, что в кислой среде кристаллы будут более однородными, несмотря на увеличение скорости их роста.
Впервые проведено компьютерное моделирование процесса взаимодействия растущей ступени с подвижной примесью, адсорбированной на террасах и показано, что модель подвижной цепочки стопоров неприменима для описания кинетики роста грани призмы KDP. Однако данная модель позволила рассчитать взаимодействие ступени с примесями по механизму Кзбреры-Всрмили при вероятностном распределении адсорбированных поверхностью примесных стопоров.
Апробация работы и публикации. -Ъзультзты работы были представлены нз Ломоносовских чтениях (ИТОг), Международной летней школе по современной кристаллографии (Пекин, 1993г), Международной летней школе по росту и свойствам кристаллов (Краков, 1994г). Основные результаты диссертации опубликованы в 2 научных работах.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 13 страниц печатного текста, в том числе 3 таблицы и 56 рисунков. Список цитированной литературы включает 80 наименований.
