Выращивание кристаллов из растворов в расплавах

Аннотация……………………………………………………………………………3

Введение……………………………………………………………………………...4

Глава 1. Выращивание кристаллов из растворов в расплавах………….……….5

1.1 Раствор-расплавный метод кристаллизации……..……………..………...6

Глава 2. Методические особенности раствор-расплавной кристаллизации……….7

2.1 Спонтанная кристаллизация………………………………………………10

2.2 Кристаллизация на затравку………………………………………………10

Глава 3. Системы выращивание кристаллов…….………………………...………..12

3.1 Система Li3PO4 – Li4GeO4 – Li2MoO4 – LiF…..……………………….….12

3.2 Система Li2TiGeO5 – Li2MoO4 – Li2WO4……………………………….....16

3.3 Система La2O3 – MoO3- Li2MoO4…………………………………............20

3.4 Система Y2O3 – Yb2O3 – Al2O3 – B2O3 – K2Mo3O10..………………….......22

Заключение………………………………………………………………………….25

Списокиспользованных литератур………………………………………………..27

В основе современной классификации методов выращивания кристаллов лежит способ создания оптимальных условий кристаллизации. Условия- это, прежде всего, движущая сила кристаллизации и поведение ее во времени, которое определяет скорость выращивания кристалла и степень ее стабилизации, величина и время перегрева расплава (раствора), характер и скорость его перемешивания, природа атмосферы кристаллизации, ориентировка затравочного кристалла.

Под методом понимают ряд отличительных признаков техники выращивания кристаллов: необходимость использования контейнера для удержания расплава (раствора), его конфигурация, тип источника нагрева, положение и направление фронта кристаллизации относительно зеркала расплава и т.п.

Кристаллизация из расплавов имеет некоторые общие черты с кристаллизацией из растворов, если первые представляют собой поликомпонентные системы. Такие системы можно рассматривать как растворы, кинетика кристаллизации из которых будет определяться условиями подвода строительного материала к растущему кристаллу и условиями отвода тепла от поверхности фазового перехода. В случае, когда расплав представляет собой однокомпонентную жидкую систему интересующего нас вещества, проблемы транспорта материала к растущему кристаллу не возникает и кинетика кристаллизации целиком определяется условиями теплоотвода.

Все методы выращивания кристаллов из расплавов основываются на выводах из кинетической теории роста кристаллов. Рост кристаллов возможен только тогда, когда вблизи поверхности кристалла поддерживается постоянный градиент температуры.

Приведенные данные позволяют сформулировать следующие выводы:

Полученные результаты показывают, что приложение электрического поля в процессе роста кристаллов в системе существенно меняет протекание процесса роста и конечные продукты кристаллизации, что реализуется в:

- изменении типа и состава кристаллизующегося на кристаллодержателе соединения в зависимости от наличия электрического поля, его напряжения и полярности (системы Li3PO4 - Li4GeO4 - Li2MoO4 - LiF, La2O3 - MoO3 - Li2MoO4, Li2TiGeO5 - Li2MoO4 - Li2WO4, Y2O3 - Yb2O3 - Al2O3 - B2O3 - K2Mo3O10);

– изменении размеров и морфологии кристаллов (скорости роста) (системы

Li2TiGeO5 - Li2MoO4- Li2WO4, La2O3 - MoO3 - Li2MoO4, Y2O3 - Yb2O3 - Al2O3 - B2O3 - K2Mo3O10);

– изменении величины тока при постоянном напряжении прикладываемого поля (0.8 В) (системы Li3PO4 - Li4GeO4 - Li2MoO4 - LiF, La2O3 - MoO3 - Li2MoO4);

– понижении температуры гомогенизации расплава при приложении к системе переменного «пилообразного» электрического тока при сохранения в пределах точности определения содержания лития в твердых растворах (системы Li3PO4 - Li4GeO4 - Li2MoO4 - LiF);

– формировании новых фаз с участием компонентов растворителя (система Li3PO4 - Li4GeO4 - Li2MoO4 - LiF);

– изменение локализации преимущественного зарождения и роста кристаллов (кристаллодержатель - анод, кристаллодержатель - катод, придонная область) (системы Li2CO3 - TiO2 - GeO2 - Li2MoO4 - Li2WO4, Y2O3 - Yb2O3 - Al2O3 - B2O3 - K2Mo3O10).

Отметим существенное изменение параметров процесса кристаллизации при незначительном внешнем воздействии (V<1 B), что необходимо учитывать при разработке технологии роста практически важных кристаллов.

Наибольшее влияние дополнительного внешнего электрического поля проявляется в системах, в которых кристаллизуются твердые электролиты с высокой катионной проводимостью.

1 Бакли Г., Рост кристаллов, пер. с английского языка М.А.Кулакова, Издательство иностранной литература, Москва, 1954 год, с.-407

2Вильке К.-Т., Методы выращивания кристаллов, перевод с немецкого Л.А.Рейхерта, издательство «Недра», Ленинградское отделение, 1968 год, с.-423

3 Кантор Б.З, Минерал рассказывает о себе, издательство «Недра», Москва, 1985 год, с.- 165.

4 Лодиз Р. А., Паркер Р. Л., Рост монокристаллов, перевод с английского языка под ред. А. А. Чернова и А. Н. Лобачева, издательство «Мир», Москва, 1974, с.- 540.

5 Петров Т.Г., Трейвус Е.Б., Пунин Ю.О., Касаткин А.П., Выращивание кристаллов из растворов, издательство «Недра», Ленинград, 1983 год, с.-200

6 Чернов А.А., Гиваргизов Е.И., Багдасаров Х.С., Кузнецов В.А., Демьянец Л.Н., Лобачев А.Н, Современная кристаллография (том III). Образование кристаллов, издательство «Наука», Москва, 1980 год, с.-407

10 http://dic.academic.ru/dic.nsf/es/82502/МЕТОДЫ

11 http://museion.ru/material/data1/2.1/vyrashivanie_gidroterm.html

12 http://mindraw.web.ru/cristall8.1.htm