Ромбическая фаза в тетрагональных кристаллах KDP тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.18 ВАК РФ



* ^

V «л

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ КРИСТАЛЛОГРАФИИ им. А.В.ШУБНИКОВА

На правах рукописи

СУВОРОВА ЕЛЕНА ИГОРЕВНА

УДК 548.0, 535.0

РОМБИЧЕСКАЯ ФАЗА В ТЕТРАГОНАЛЬНЫХ КРИСТАЛЛАХ КЭР

Специальность 01.04.18 - кристаллография,

физика кристаллов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 1993

Работа выполнена в ордена Трудового Красного Знамени

Институте кристаллографии им. А. В. Шубникова РАН

<

Научные руководители: доктор физико-математических наук, профессор А.А.Чернов, кандидат физико-математических наук В. В. Клечковская

Официальные оппоненты: доктор технических наук Л. Н. Рашкович доктор физико-математических наук Ф.Н.Чуховский

Ведущая организация: Институт прикладной физики РАН.

Защита диссертации состоится " 03 " <j> &&/i Jj 199 3> в часов на заседании Специализированного совета

Д 002.58.01 при Институте кристаллографии им. А. В. Шубникова РАН по адресу 117333,Москва,Ленинский проспект,59

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института кристаллографии им. A.B. Шубникова РАН Автореферат разослан , 199^. г.

Ученый секретарь Специализированного совета кандидат физико-математических наук

В. М. Каневский

• *V1

' ; Г

'е.чД

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.Важными характеристиками 'монокристаллов, гспояьзуемых в лазерной технике "б качестве быстродействуютх иггических .модуляторов и др, являются оптическая однородность н :труктуркое совершенство. Ухудшение оптического качества кристаллов :вязано с присутствием дефектов, зачаступ неизвестной природы и очень ¡алых размеров. - Для выявления никродефектоз незаменим метод росвечивасщей электронной микроскопии, позволявший получить зсбраЕения микродефектов, провести фазовый анализ с помоем дифракции лектронов, и проконтролировать формирование дефектов з кристаллах, доставление электронномикроскопических результатов с такими араметрами, как чистота исходного материала для кристаллизация п' корость роста, очевидно, окагется полезным при выборе оптимальных словий роста для улучшения оптических свойств и .повышения порога азерной прочности.

Объект исследования - кристаллы дигидрофссфата калия CKDP), широко спользуемые в нелинейной оптике. Кристаллы KDP хорошего качества л о;гьшого размера легко могут быть вырадёны из низкотемпературного одного раствора, что позволяет получить элементы необходимых размеров до 1 м) для крулноапертурннх лазеров.

Цель работы состояла в исследовании реальной структуры кристаллов DP, выращенных с различными скоростями Сот 0,3 - 1,0 до 13 мм сут) этодом просвечивающей электронной микроскопии. Для этого била, азработана методика приготовления сбразаоз в количествах, необходимых пя статистической обработки. Для идентификации дефектов, установления' i распределения в кристалле, определения размеров, типа, концентрации от проведен фазовый анализ методом дифракции электронов на просвет,

изучен сформировавшийся дифракционный•контраст в образцах. Научная новизна результатов.

1. Разработана методика приготовления образцов КОР дл электроиною!3фоскол;;ческсго исследования, которая Еключала кэскольк ет.=иоз механическая шшфоька. (плакарная и локальная), химическа попурсв:<:а в ьодцо-спиртовон растворе глицерина и утончение конам аргона о последуазда напылением углеродной пленки на поверхност образца,

2. Показано, что в тетрагональных кристаллах КСР при комнатно: тшпгратуро присутствуют частицы ромбической фазы с параметрам: решеткк, близкпш к параметрам решетки ' низкотемпературно: сегнетсэяеетр'лчеслой даст КСР,

3. Наследована ьюрфология частиц ромояческой фазы, определены и:

рзтегрц, распределение по кристаллу к концентрация.

4.Выполнен расчет дефоруацкЯ в'матрице, которые создаются выделениям сазы.

5. Проводе-но срашзвае выткчины деформации, полученной и:

■Эйс1стрсн!юш-1йроскоп1!ческгл: данных, с вгличякама деформаций, котор:* характерны для кристаллов КЕ'Р с известными значениями акомалъао1 йзуоснсста. Пскззако, что эти иелпчиш одного порядка.

Прглтлчйская цен«о:пт. Реоуя*-таты х'ссорта-лиошюп работы могут бич »¿по;;Ьзоьаньг для контроля оа сбргоозаннйм '1аких дефектов, кд; вкяячекшг гторсй фасы, границ раздела, чго ваяно для выбор; оптимальных условий выращивания кристаллов, сип такке могут оказаться полезными для объяснения причин появления аномальной двуосности 1 тетрагональных кристаллах' КОР.

Апробация работы. Основные положения работы и ее отдельны.: результаты докладывались на 13-ой Всесогакой конференции а< элэктрокней микросхопин (г.Сумы, окябръ 1С37 г.), 12-ой '¿иропейско; крастаяпографцчзской кон$ерещии Сг.Москь^, август 1С80 г.), 14-е; ЗсесокаиоЯ конфоракцад по- рлеятроиноа ыикроскопиг; С г. Суздаль, октлбр-

390 г.), 1-ом ' Всесозном симпозиума по использовании лнфракщт техтронов в исследовании вещества Сг.Звенигород,ноябрь 1991 г.), 2-ом 1V4HOH семинаре по сегнетоэлектричеству С г.Санкт-Петербург,нпкъ 1932 ), 10-ом Европейском конгрессе по электронной кккросксшя 'ранада,Испания, сентябрь 19S2 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано з 10 1учных работах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четщэех глав, ялючения я выводов, содержит 111 страниц печатного текста, в том юле 5 таблиц, 42 рисунков. Список цитированной литературы вклвчает наименование.

GGKCBH0E СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работа, сформулирована цель следования, дано краткое содержание глав диссертации. В главах первой и второй дан литературный обзор _эксперим-?нталк1ых п оретических работ по исследованию атсшсй (методами рентгеновской я Зтроняой дифракции) :i реальной (методами рентгеновской топограф,та, тической иакрсскопш:) структуры кристаллов KDP. Такта представлены терагурные даннне по фазов:;:; перевода:? из пзраолектркческсй трагенальнсй в сегнетоэлекгряческув ъскбтгсеску» ч шнсюшлуз щфисашш, которые вклячгхзт усяовзг. перс-хода, параметры рец^точ я которые свойства.

Описаны соотзетстзусЕще методики выраетгакия кристаллов KDP из зкотенлературнкх водны?: растворов. Представлены результаты по зледозанип дефектов, которые .могут образовываться во время металлизации: дислокации, включения гаточного раствора, вхстдения змеей, вицииалъко-секторлальнке гранит-, и связаннее с этим проблема очистке кристаллизационного раствора, что особое значение ¡обретает при скоростной кристаллизации (несколько десятков им в

Третья глава посвящена списания электрэнкоуккрсскопичесского

исследования кристаллов Ю)Р, которое включало в себя изучени морфологии естественных граней призмы и дипирамиды с целью выявлена ростовых особенностей, исследование реальной структуры кристалла дл. определения дефектов и проведение фазового анализа.

Методика эксперимента.

Для проведения электронномикроскопических исследований разработан; специальная методика приготовления тонких образцов КОР Столщиной 100 • 5000 А), причем серий образцов для проведения статистической обработю и получения количественных результатов.

Приготовление образцов КБР включало несколько этапов: 1) механическая шлййювка, 2) химическая полировка, 3) Аг* -ионно; утончение. Из разных областей изучаемого кристалла вырезали образцы с определенной ориентировкой СОЮЗ, (001), С011), С110) диаметром 3 мы I толвдной 0,5 ш. Механическая шлифовка проводилась в два приема: пленарная шлифовка до толгишы' порядка 200 - 300 «км и локальна; вяя$овка (формирование колодца) до '¿оляинк дна колодца в 20 - 30 мкм (контроль за тотогаой осуществлялся в процессе шлифовки). Дл? удаления нарушенного (дефектного) механической шлифовко£ поверхностного слоя толдиной около 5 мкм, образцы полировали в водно» растр,эре спирта и глицерина, когда образец становился прозрачным, егс промывали в спирте. Окончательное утончение проводилось в установке ионного травления в вакуума ионает Аг+ . Бомбардировка ионами велась с помощь» дву;с пушек с обеих сторон образца при малом угле падения (10 -15°) к поверхности, ускоряющем напряжении 3 - 4 кВ и токе пучка 1С нкА. Такие условия позволяют сохранить внутреннюю структуру- кристалла и избежать прямого выбивания атомов из решетки тяжелыми ионами аргона. Для предохранения образца от влаги воздуха и для увеличения теплообмена и отекания зарядоз при исследовании в электронном микроскопе, на поверхность ( с о^еих сторон) напылялась углеродная пленка около 100 2.

Чтобы проверить, не влияет ли каким-либо образом описанный способ

риготовления образцов, на кристаллическую структуру и фазовый состав, али исследованы маленькие кусочки кристаллоз, которые получали после астирания в агатовой ступке. Такой кристаллический пороков «спергировался в гексане ультразвуком и затем наносился на сетку, зкрытую коллодиевой пленкой с углеродной подлогкой и запылялся сверху глеродом. Полученные результата показали, что фазовый состав п эисталлическая структура вещества и в том, и з другом' случае античны. В качестве эталона для определения фазового состава зпользовали золотую пленку.

Для исследования морфологии поверхности были получены Au - Pd - С зепликй (Au: Pd= 60:40 и углеродная пленка тсл'диксй 100 Ъ, которые шнлялись на образцы под углом 3(Р к поверхности и затем снимались с >верхности в дистиллированной воде. Кроме того получены гкрофэтографии поверхности з сканирует,ем электронном микроскопе. Для :ого образцы кристаллов (естественные грани) покрывались слоем золота ¡о 300 8) для увеличения электро- и теплопроводности. Поверхность 'разцов исследовали з электронном микроскопе Н-500Н с померз 'стровой приставки при ускоряющем напряжении 50 кВ. Au-Pd-C -регопяет :следозалксь в электронном микроскопе BS-540 с ускоряющим напряжение:: Ю кВ. Порошок KDP .(как правило, толщина исследуемых хуссчков жсталяа составляла около 100 ®) также исследовался в ¡электронном жроскопе BS -540 с ускоряющим напряжением 120 :<3. Для проведений нового анализа были получены электрснограмкы с разными осями зон.

Выбора оптимального регама исследования потребовали объешке ¡разцц -толпушой от 500 до 10000 полученные с помоаьп конного ончения, а именно: ускоряющего напряжения, тоха пучка (интенсивности обращения), продолжительности воздействия пучка на выбранное место.

Известно, что поперечное сечение ионизационных процессов (или упругое рассеяние) уменьшается с увеличением ускоряющего напряжения ектренного микроскопа, соответственно уменьшается скорость процесса зрупения, кроме того увеличивается проникащая способность

электронов, что дает вооыогшость. исследовать более толстые образцы, В работе использовались несколько электронных микроскопов дл; исследования тонких кристаллов на просвет: для электронографическоп анализа BS -540 с ускорявдш напряжением 120 ;сВ или электронограф С10( кВ), позволяема поворачивать образцы по отнесение к электронном; пучку на неограниченные углы. В электронных микроскопах ЕМ-430 i JEM-1000 с ускорявздами напряжениями 300 и 1000 кВ, соответственно бая» получены прямые изображения дефектов и проведен авали: сформировавшегося дифракционного контраста при различных дифракционные условиях. Применялась светлопсльчая н темнопольная сьемк; информативных участков кристалла с получением мякредифракционньп карткк от этих участков, определены векторы Еоргерса у дислокаций : базовый состав. Ток пучка (интенсивность изображения) был малым, г увеличение ускорявшего напряжения дало возможность увеличить врею работы с выбрани»! участкам до 15 ыли (по сравнений с 3 - 5 жн кг. 12( яБ-см микроскопе) без видимых изменена в образце.

Процесс разрушение кристалла четко контролировался пс 9roj;Tpx.orpi&asasi - исчезновение точечной картины дифракции, j со ярение резмкткх диффузных колец свидетельствовало об ашрфиоацм с5ргяца Сьсгера им кркстапдлчности). Перехода едкой точечно: «сг^иЕ0174иа»ы ъ другу» с юмжл параметрами, что могло бы отвечая •саксму-ямбо $а»овоиу переходу под действием электронного пучка, hs n&tinm&ni:.

Исследование морфологии естественных граней. , Исследовани;

естественной поверхности кристаллов KDP ставило целью выявление каких-либо особенностей в морфологии медленно- и быстрорастувшз кристаллов к изменение поверхности с изменением расстояния о: затравки.

Наблюдали, что поверхность граней дшяракпдк отличает развиты! рельеф, который изменяется от края грани (границы с призмой) к верс;>;ш кшеталла. Область до центра грани дипирамиды характеризуется вксокш:

акроступенями, ростовыми холмиками с крутшш и пологими склонами. При мещении от центра к вершине кристалла почти исчезают ростовые олмики, поверхнсоть в основном ступенчатая. Блиге к вершке ступени тановятся совсем низкими, присутствуют достаточно болкипэ по. площади ладкие участки. Для разрешения ступеней з этих областях требовалось апыление оттеняющих реплик. Для поверхностей граней призш характерны обширные гладкие участка ступенчатые области, причем высота ступеней по сравнению с граням-; «пирамиды мала. Микрохолмики присутствует на гранях призмы з малой оличестэе, и высота их невелика.

Принципиальной разницы в морфологии поверхностей для медленно- и астро растущих кристаллов нет. Гораздо большее влияние сказ'зэаст знкретныо условия выращивания каэдого кристалла. Четко прссл-ггизгется акономерность образования более совершенного кристалла (гладкой зверхности без • микрохолмяков и групп ступеней) с увеличением, юстояния от затравки.

Проведение электроиографкческого анализа. По эяектронограпсам, гтеи расчета и сравнения кэ:.сплосхсстн;тх расстояний исследуемого сериала с табличная! (ШТО данными, однозначно определяете.? йззозый >став образца. Если состав известен, то эяяктрокогрзмма тош? бчть ¡пользована, для ' определен;:.'! ориентации образца, относительно щавцего электронного пучка, оряэнтацвонкоЗ зависимости таду двумя ■телившимися фазами. На всех полученных электронограммах (с разной ¡иептацией по отношению к электронному пучку) .измерялась ¡«плоскостные расстояния и проводилось индуцирование рефлексов. )льшая часть злэктрокограмм получена от тетрагональной фазы КГ? с ¡ьемноцентрпрованкей решеткой [326- и параметрами, ссвпадгтадеп! » ■гделах точности эксперимента, с литературными дапжмч д.тт !?раго.чалькой фазы КОР.

Ряд экспериментальных слектрскограм» не мог бкть ^л::с<=,н в пэггилальной сн.-г'^тр'Ш. Рчзсчягсншго .чс^талссксстньг:- рлс;;"

сравнили с известными для ромбической и моноклинной фаз пронндицировали рефлексы и вычислили параметры. Оказалось, чт удовлетворительное совпадение можно получить С т. е. ни один рефлекс н выпадает), если такой анализ проводить в рамках ромбической симметрии а параметры решетки близки к параметрам низкотемпературно: гегнетоэлектрической фазы, несмотря на некоторое понижение симметри; пространственной группы от граиецектрированной Fdd2 Св случае сегнетоэлектричесяой низкотемпературной ромбической фазы) i базоцентрнрованной ячейке С в случае ромбической фазы при комнатно! температуре}. По условиям закона погасания для ромбической фазы npi комнатной температуре ¡/.огне написать, по крайней мере,. две возмокньп пространственных группы Ата2 кли АЬа2.

Определение ориелтацконных соотношений. Для определен!«

сриектационн^'х соотношений мезду матрицей и выделившейся фазой был* получены злзхтронограмш, где присутствовали одновременнс дифракционные картины от обеих фаз с достаточно отличающимися кзгаяоекоеттаи расстояниями. Были построены совместные стереографические прсокцш:. Дла матрицы и выделившейся ромбической характерны следухядаё ориентационные соотношения, которые выполняется с точностью до 1°:

. OCi pis СО! 120 pii 310 т, 100 |! 110 т, ромбические сси а и b расположены вдоль диагоналей г тетрагональной плоскости ХУ.

Дифракционный контраст на дефектах. С помочь» просвечивающей электронной микроскопии получены изображения дислокаций, их скоплений, блочных границ, выделений ромбической фазы, изучен процесс 'разрушения образца под электронным пучком.

Исследовались несколько кристаллов KDP с известной историей роста. Например, кристалл, имевший остановку в росте, обладал значительным количеством дефектов: дислокации, скопления дислокаций. В образцах наблюдали дислокации, имевшие все возможные вектора Бюргерса характерные для ростовых дислокаций в зтом кристалле. Трехг,;ерную

кслокациснную структуру Склубки) наблюдали з толстых образная тояалксй' 1,0 - 1,5 и;с,() при ускоряющем напряжении 1000 кБ в лектренном микроскопе. Во многих кристаллах были выявлены блочкнз раницы, угол разориентировки составлял примерка 1,5°, размеры блоков аходятся в широких пределах от нескольких ты до нескольких десятков км. Кристаллы, выращенные в оптимальных режимах и для которых не было звестно о каких-либо отклонениях во время роста, бкли практически вободны от дислокаций.

В результате прямого и длительного воздействия электронов па ристалл. КБР ( более 15 мин при сродней интенсивности пучка я скоряющем напряжении 300 - 1000 кВ) образуются поры, при этом «фракционная картина представляет собой размытые кольца, вид'етельствувдие об аморфизации.

Контраст от частиц второй фазы. Для кристаллов КВР получены икрофотографии с изображениями частично когерентны:: (когерентных) Рис.1) и некогерентных выделений. (Ркс.2> С помощью светяопольной п эмнопольной (в рефлексах выделений с ромбической структурой) методик ьешеи определены размеры, морфология, объемная доля некогеректнкх астиц. Их размер колеблется от 0,13 до 0,45 мкм, причем средний

ззмер составляет 0,15 мкм. . •

' ... '

ч

Л ^

17

же. 1.Деформационный контраст вокруг Рис.2.Некогеректные частицы, ¿делений с ромбической структурой расположенные вдоль [110] и згереятных и частично когерентных. [1Г03.

Частицы, несмотря на потерю когерентности с матрицей, ориентирован единообразно, что отражено на эяектронограмыах.т.о. ориентационныг соотношения, описанные вьше, выполняются с точностью до брэгговскогс угла. В объеме кристалла г,южно выделить преимущественные направлена [110] или [110], вдоль которых или близко к. нем расположены частицы с ромбической структурой СРис.2). В фольге толцкнсй 5000 X и среднем размере частиц 1500 X их обьекиая доля составляет 1,0 - 5,0 %.

Крупные частицы С встречается весьма редко), достигавшие в размере 0,45 кш могут бить огранены С Рис. 3), на их поверхносту нас'лидавтея дислокации.

...... 'щтгт^-у,.,.

.1 •■ "-л

" • , " '' 1. . •• • * - 1 '

л

: 1 :

- ; ■;.....................' , .• 'м-'У , ... , <

Р1: ^. 3

Шгй с сгр/яту^Л

'£сяи крупяьк. покогерентние частник • сг.чл • е^яачен" ' 2 по^ои.ьу сриептацвошмги г.онтраст^ СГпс.2,3) то еэп&хе- С зогерентод.-

;;дн частично :-:огерен:кыс; ьыколйлгси»по' диурзкиюн-юну •. контрасту оч полей деформации, госкжсс^ц::*. в кагр'-со' 5 ^¿стг:; сичяеиепкя с £ ¡¿деление СРпс.1).' Б изотропном прабяку^нки Сю.лн":.:е бескокзчио« изотропной матриц«, содорхг^ей Ысоогае^отву^т иао';ропку» сфер/), дашазнля радаалыш к определяется сигдувджяи сеотиоияылма:

■и-= -г-' Г >/ го

г

и_= 6 г г Г0,

где г0 - радиус частицы,с - параметр, описывающий вынужденную упругую, дефорфмация. Через упругие постоянные выделения и матрицы параметр е связан с параметром 6 , характеризусвдм несоответствие недеформированных решеток матрицы и выделения С б р),

где а- а йр - параметры выделения и матрчцы, соответственно), слздуючкм обргзом

3 К 15

„ _

3 К + 2Е/С 1+1.0

гле К - модуль гсестороькгго сжатия выделения, Е и и - модул Гнга и

Пуассоъа матрица. В любом случае £ находится в /нт-'.рвате 0,5й < а \6.

: 'V-' ■ ■ >' :■'■: V . - ■ \: ч'К V

Рис. 4. Деформационная контраст от частки рембичтекей фасы к.юта интенсивнее!ей (катенскьчость Фона 49Л спи. од.)

Для расчета деформации в кристаллах ЮЗР был применен метод Зшби и Брауна, в основе которого лежит динамическая теория дифракционного контраста. В соответствии с этим методом были получены профили ■изображений, представляющие собой карту линий равной интенсивности наблюдаемого контраста вокруг выделений ромбической фазы. СРис.4) Безразмерный параметр, входящий в выражение для амплитуды дифрагированного ггучка е-д- г^/^ _ эквивалентен произведению д-Ь в теории дислокационного контраста. В этом параметре известны все величины кроме е : вектор отражения д определяется по картине микродифракции,, экстинкционная длина ^ вычисляется для наблюдаемых отражений .радиус выделения ^ определяется из ширины изображения вдоль линии нулевого контраста.

Величину с определяли, измеряя ширину изображения полей деформации параллельно направлению вектора д , используя теоретический график Эшби и Брауна, на котором представлена зависимость ширины изображения от 1д[е.д-г^/?^] при изменении интенсивности контраста

•э р

отличающегося по интенсивности от фона на 2,,20 и 50% от 1дСедГд/?д], на котором отмечены экспериментальные значения, для КБР.

1 т

Максимальный радиус частиц, для которых наблюдаются поля деформации, составлял 1000 - 1200 Я. При действующем отражении д= 101, ? = ЗОЮ $ (вычислена с учетом релятивистских поправок для F и X при

о

ускоряющем напряжении 300 кВ), rQ=600 А из теоретического графика

получили,что экспериментальным значениям - ширина изображения/?

соответствует lg[egr^/¿] --2,60, что отвечает величине параметра „ -Л

с = 6-10 для частично когерентных выделений.

Тип выделения (вакансия или внедрение) определяли по аномально широким изображениям, учитывая направления д.. Как и ожидалось ( объем тетрагональной ячейки больше ромбической), данный случай можно отнести к выделениям типа вакансий.

Измерения концентрации мелких выделений выполняли при нескольких ориентациях в условиях точного 'брэгговского отражения. В фольге толщиной 5000 X частиц с радиусом -Í600 % присутствует около 10Псм~3.

Деформационный контраст от более крупных выделений (некогерентных с матрицей) не наблюдали ни при каких дкфракционныых условиях.

В четвертой главе обсуждается проблема аномальной двуосности в тетрагональных кристаллах KDP. Величина аномальной двуосности после отгяга кристаллов - угол мезду оптическими осями SV составляет от 4' до 30' . В кратком литературном обзоре перечислены исследования, хрсвэденшэ по выяснению причин появления этой оптической аномалии, а женно: исследование влияния примесных катионов , дислокаций. Четкой сорреляции между количеством этих дефектов и величиной двуосности шявлено не было.

Аномальная двуссность наблюдается даже в визуально совершенных сристаллах KDP и, поскольку, никаких внешних полей к кристаллам не фикладывали, появление аномалии, очевидно, обусловлено внутренними ■шханическимп напряжениями.

Если псскуственкал двуссность вызвана пьезооптическим эффектом, то •опта половину угла метлу оптическими осями можно оценить как:

и

Чп се

1д V = .

V "¡^ ц*

е о

где япьезооптические коэффициенты, с - коэффициенты упругости, с -деформация, Н0, Ме- - показатели преломления.

Определение для минимального и максимального наблюдаемых

углов С 4' и 30' 3 между оптическими осями дало следующие значения 0,9-10"^ и 4,б-10~°, соответственно.

Напряжения в тетрагональных кристаллах Ш)Р, которые не сводятся к гидростатическому сжатию или одноосному напряжению вдоль оси 2, п из-за которых кристалл может быть двуоснык, могут быть созданы выделениями ромбической фазы. В этом случае они возникают из-за несоответствия параметров тетрагональной ячейки КОР и ромбической ячейки выделения. В плоскости ХУ ячейка тетрагональной фазы имеет квадрат со стороной атетр= 10,538 8, а ромбическая фаза имеет .прямоугольную ячейку со сторонами =10.546 и ^^ = 10,465 Я.

Поэтому максимальный геометрический"параметр несоответствия - б,£ 1 10 , а минимальный геометрический параметр несоответствия = 7,6-10"^ поскольку анализ поведения дифракционного контраста и полученные злектрснограммы свидетельствуют о когерентном и частично когерентном сопряжении выделений с матрицей, то очевидно, что когерентность оудет быстрее теряться в первую очередь со стороны большего несоответствия решеток матрицы, поэтому за деформации реаетки матрицы в случае частично когерентного сопряжения ответственны!,! логично считать минимальный параметр несоответствия , (при этом ¿г 3/4 ), а для коггреьтких г.-¡-»делений, концентрация которых состаьляет такле 10Псы~3, примем, что е - 3/4 $ - 5-Ю"3 при г0 2300 ® (измерить г для когерентные выделений на микрофотографиях с достаточней точностью не удалось из-за небольшого увеличений, так как бслыле« увелгчымбг требует с'олыл"Л интенсивности изображения, что надет к ечянь быстрсчу разрумунп» сбрэзиа).

Средняя деформация матрицы е, пропорциональна параметру в, концентрации выделений п и объему : . . >ыделения П.

В простейшем случае изотропного приближения

- -о

'аСг) = -п-

[сзтому мояно написать I,

Л 1 г ¿г

е I еСгО п 60 = 4л ГдП £ I -р

г0 г0

4-ТТ Г^ П £ 1п-=-

где Ь ^ 10 см и представляет собой размер образца. Если о-500 Я , е ~ 6-10"4,то ё ~ 3-Ю"7, если г0 = 300 8, 1<Г3Г то

; ^ 10 Полученная величина деформации согласуется со значениями ;еформгш,ий, отвечающих известкой аномальной двуосности, т.е. О"7 < гоп< 3'10"в.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Для исследования кристаллов ЮЗР методом просвечивающей электронной микроскопии разработан способ приготовления образцов, включающий в. себя механическую шлифовку, химическую полировку, утончение ионами.аргона.

2. В 'тетрагональных кристаллах КОР при комнатной температуре обнаружены выделения ромбической фазы с параметрами решетки а=10,54, Ь=10,45, с=6,93 пространственная группа Ата2 или АЬа2.

3. Для когерентных и частично когерентных выделений с линейным размером от 500 до 1200.1 выполняются с точностью до одного градуса следующие ориентационные соотношения [0013тетр|| [001]ромс5,

4*®'тетр Ч®^ ромб' [310]тетр" С120]ромб- '

Концентрация когерентных и частично когерентных выделений 11 -3

составляет около 10 см .

Выделения ромбической фазы относятся к выделениям типа вакансий.

4. При некогерентном сопряжении с-патрицей частицы имеют размер от 1300 до 4500 X, средний размер - 1500 Крупные частица огранены. В кристалле частицы располагаются вдоль или близко к направлениям [110] к ' Е1Г0]. Объемная доля кекогерентных частиц составляет от 1,0. до 5,0'4.

5. Когерентные и частично когерентные выделения создают вокруг себя поле деформации. Величина деформации 6,0-10 < с < 5 • 10 Соответственно,средняя величина деформации с с учетом концентрации выделений с ромбической структурой имеет величину порядка 10 - 10" .

6. Величина деформации в кристаллах Ю)Р, -которая отвечает наблюдаемой аномальной двуосности Сугол 24 составляет от 4' до 30' ) находится в интервале от 0,9-10"7 до 4,6-10 _б , что коррелирует со значением деформации, полученным из дифракционного контраста. Таким образом, "упругие напряжения, возникающие вокруг выделений • с ромбической структурой могут явиться причиной возникновения аномальной

цвуосности в тетрагональных кристаллах KDP.

Список научных работ Е.И.Суворовой,

опубликованных по теме диссертации.

1;Е.И.Суворова, В.В.Клечковская.Наблюдение ромбической фазы в тетрагональных кристаллах KDP. Кристаллография, 1991, т..36, с. 729.

2. Е; И. Суворова, В. В. Клечковская. Идентификация выделений с эомбической структурой в тетрагональных' кристаллах KDP при комнатной температуре. Тезисы-докладов 1-ого Всес.Симпозиума "Методы дифракции электронов в исследовании структуры вещества",Звенигород, 1991, с.83.

3. Е. И. Суворова, И. Л. Смольский, А.А.Чернов. Электронномикроскопи-шское наблюдение дислокаций в кристаллах KDP Тезисы докладов 14-ой

Зсес. конференции по электронной микроскопии. Суздаль, 1990, с.274.

4. Е.И. Сузорова, Н.Л.Захаров, И. Л. Смольский. Исследование

дефектной структуры кристаллов KDP с помощью электронной микроскопии. ?езисы докладов 13-ой Венгерской конференции по оптическим кристаллам. .989, c.2S.

5.Е.И.Суворова, Г, И. Дистлер. Электронномикроскопическое исследо->ание поверхности роста кристаллов гидрсфталатов щелочных металлов, кристаллография, 1990, т. 35, с. 792.

6.Е. И. Суворова. Исследование морфологии поверхности и механизма ¡бразования слоев кристаллов гидрофталатоз калия, рубидия и цезия в роцессе роста из водных растворов. Тезисы докладов 13-ой сес.конференции по электронной микроскопии, Сумы, окт.1987, т,2, с.593

7.G.I.Distier.T. M.Okhrimenko, E.I.Suvorova. On the mechanism of rystal growth from aqueous solutions. Proceedings of the 8th European ongress on Electron Microscopy, Budapest, Hungary, ug. 1984, v. 1, p.601.

8.E.I.Suvorova, N.D.Zakharov, I.L.Smolskiy. Studying of potassium ihydrogen phosphate CKH 2P0 4) crystal structure' distortions by lectron diffraction. Collected Abstracts of 12th European rystallographic meeting, Moscow, USSR, Aug.lSS9, v.3, p.107.

9. E. I.Suvorova, V. V. Klechkovskaya. TEM Study od KDP Single Crystals. Ferroelectrics, 1993, v. 78.

10. E. I.Suvorova, V. V.Klechkovskaya. On inclusions in KDF crystals. Proceedings of 10th European Congress.1 on Electron Microscopy, Granada, Spain, Sept; 1992, p.659.