Влияние винтовых супердислокаций с полым ядром на свойства кристалла кварца тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Калимгулов Айрат Ринатович

Влияние винтовых супердислокаций с полым ядром на свойства кристалла кварца

Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Уфа-2006

Работа выполнена в Башкирском государственном университете на кафедре инженерной физики

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук

профессор

А.Н. Чувыров

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук

профессор

Р.Р. Мулюков

доктор физико-математических наук

профессор

А.Н. Брызгалов

Ведущая организация:

Уфимский государственный авиационный технический университет

Защта состоится 16 мая 2006 года в 14°° ч на заседании Диссертационного совета Д 002.080.02 при Институте проблем сверхпластичности металлов РАН по адресу: 450001, г. Уфа, ул. Ст. Халтурина, 39

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ИПСМ РАН.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 450001, г. Уфа, ул. Ст. Халтурина, 39, Ученому секретарю совета, факс (3472) 25-37-59

Автореферат разослан « 12 » апреля 2006 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета Д 002 080.02

доктор технических наук

Р.Я. Лутфуллин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Исследование кристаллов кварца всегда представляло большой научный и практический интерес. Одним из кардинальных вопросов данной области исследования является проблема управления качеством кристаллов кварца при их росте. Поэтому для искусственных кристаллов кварца основным является изучение механизма роста, который до настоящего времени не совсем ясен.

При формулировке задачи и выборе объектов исследования было обращено внимание на некоторые особенности кристаллов кварца, выращенных из фторид-ных растворов. Данные кристаллы обладают противоречивыми свойствами: с одной стороны - высокая добротность резонаторов, изготовленных из них, с другой -сильная внутренняя неоднородность кристаллов. Все это идет в разрез с установившимися традиционными взглядами, согласно которым исследования развивались по пути получения кристаллов с высоким внутренним совершенством. В связи с этим предварительно изучение было сконцентрировано на выяснении выше указанного противоречия и его связи с механизмом роста. В дальнейшем, после широких исследований предложен ряд новых областей применения кристаллов кварца.

Фторидные кристаллы кварца разделяются на две группы - кристаллы, полученные при низких давлениях и температурах, и кристаллы, полученные в условиях, близких к условиям роста из содовых растворов. Естественно, что структура и свойства этих кристаллов в значительной степени различны. Сравнение этих кристаллов, выявление общих закономерностей и индивидуальных различий - задача представляющая особый технологический интерес.

Целью диссертационной работы является исследование влияния винтовых супердислокаций на общие физические свойства кристалла кварца, выращенных из фторидных растворов и на квантовое состояние примесных ионов железа в кристалле кварца.

Методы исследования. Для исследования применяли методы рентгеновской дифракционной топографии кристаллов, избирательного (дислокационного) травления кристаллов, двухкристапьного спектрометр;

Крсмядакьлад изучения кри-6И6ЛИОТЕКА

С Петербург

СОетербург 4

сталла кварца были использованы метод светящейся точки и поляризационной оптики. Исследование квантового состояния ионов железа в кристаллах кварца проводили методом электронного парамагнитного резонанса.

Достоверность и обоснованность результатов, полученных в диссертационной работе, обеспечивается использованием надежных классических методов исследования, многократным повторением экспериментов в воспроизводимых условиях, применением различных методов для изучения супердислокаций.

Научная новюна результатов заключается в том, что впервые доказано влияние сверхрешетки винтовых супердислокаций с полым ядром на общие физические свойства кварца, в том числе на акустические, оптические и на квантовые состояния примесных ионов. Данные исследования впервые выявили ранее неизвестные свойства винтовых супердислокаций, их влияние на резонансные частоты резонаторов, на чистоту кристаллов при росте и на величину g-факторов иона железа в кристаллах кварца.

Научное и практическое значение работы.

Синтезирован гидротермальным способом сверхчистый кварц, без содержание А1 в отличии от высокочистого кварца, выращенного в Hirst Research Centre of the General Electric Company, принятого за американский стандарт. Предложенный А.Н. Чувыровым, B.C. Балицким способ выращивания не требует предварительной тщательной очистки исходных материалов (шихты, затравки, раствора). Уникальная чистота по А1 достигается при однократной кристаллизации в условиях низкого давления и больших скоростей роста (1—4 мм/сут.). Из кристаллов кварца, выращенных этим способом, на затравочных пластинах Х-среза, изготовлены резонаторы генераторного типа с величиной добротности для АТ-среза до 12-106. Следует учитывать, что добротность аналогичных резонаторов, изготовленных из лучших образцов коммерческого кварца, не превышает 5106, при теоретической максимальной величине - 18-Ю6.

Отсутствие А1 в кварце позволяет использовать его для получения высокочистого кварцевого стекла - важнейшего оптического материала, практически незаме-

нимого в приборах прецизионной оптики, а также для изготовления оптических элементов систем передачи информации. Кроме того, в последние годы сильно возрос интерес к кварцевым стеклам в связи с возможностью применения их в качестве матриц для активных сред лазеров.

На защиту выносятся следующие положения и утверждения:

1. Изменение общих физических свойств кристаллов кварца при наличии винтовых супердислокаций с полым ядром, в том числе нелинейные акустические свойства

2. Влияние винтовых супердислокаций с полым ядром на квантовые состояния ионов железа в кварце

Апробация результатов работы. Результаты диссертационной работы представлены на семинарах ИПСМ РАН; II всероссийской научной ШТЕ1ШЕТ-конференции «Механика многофазных систем»; X Всероссийской конференции «СТРУКТУРА И ДИНАМИКА МОЛЕКУЛЯРНЫХ СИСТЕМ» Яльчик-2003; Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ло-моносов-2004»; Х1Л1 Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» Новосибирский Государственный Университет; VII Международной научно-технической конференции «АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ» АПЭП-2004; Зимней школы по механике сплошных сред (четырнадцатая) Тезисы докладов. Екатеринбург: УрО РАН, 2005; Десятой Всероссийской Научной Конференции Студентов-Физиков и молодых учёных; в электронном научном журнале "ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ"

Публикации и апробация работы:

Основные результаты диссертации опубликованы в 10 работах, список которых приведен в конце автореферата

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель работы, научная новизна и практическая ценность. Приведены основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ВИНТОВЫХ СУПЕРДИСЛОКАЦИЙ В КРИСТАЛЛАХ КВАРЦА

Искусственные кристаллы кварца представляют собой синтетические монокристаллы двуокиси кремния, и в основном используются для изготовления резонаторов, представляющих собой электромеханические колебательные системы, содержащие кварцевую пластину с определенной ориентацией плоскости среза. Кварцевый резонатор обладает большой электрической добротностью (малыми потерями электрической энергии), высокой стабильностью и высокой химической стойкостью. Кроме того важной областью применения является изготовление кварцевого стекла, которое обладает высокой жаростойкостью, стабильными диэлектрическими свойствами, химической устойчивостью. Кроме того, прозрачный бесцветный кварц {горный хрусталь) и аметист используются как ювелирные изделия.

В работах А.Н. Чувырова, B.C. Балицкого и P.M. Мазитова в 1979 и 1990 годах впервые было обнаружено, что в некоторых случаях при росте кристалла кварца из фторидных растворов возникают сверхрешетки винтовых супердислокаций с полым ядром (трубкой). Винтовые супердислокации с полым ядром (трубкой) представляют собой вид почти прямолинейных цилиндрических полостей (микротрубок) диаметром до десятков микрометров, вытянутых в направлении роста кристалла и проходящих через него насквозь. Теоретически трубки могут содержать как винтовые, так и краевые или смешанные дислокации, но в большинстве случаев, например, в полупроводниковых кристалах наблюдаются трубки, содержащие лишь винтовую компоненту. Методом рентгеновской дифракционной топографии исследовались образцы кристаллов кварца Z, X - срезов. Анализ дифракционного контраста на рентгеновские топограммы различных отражений позволил связать его изменения в

различных отражениях с наличием дислокаций с векторами Бюргерса, расположенными под углом порядка 16° к оси Z, при этом их проекции на плоскость XY, направлены вдоль {i 120}, т.е. вдоль оси +Х.

Для подтверждения обнаруженной рентгеновским методом дефектной структуры исследуемых кристаллов кварца и с целью получения дополнительной информации использовался прямой метод избирательного травления. В качестве травиге-ля применяли расплав гидроокиси калия.

Скопления ямок травления образуют отчетливые полигонизированные фигуры, расположенные друг к другу под углом 120°, которые отражают симметрию кристалла. Направления скоплений, как и линий контраста на топограммах Z-среза -{1120}, т.е. направлены в сторону осей +Х. Анализ геометрии ямок травления показал их вероятное соответствие выходам винтовых дислокаций с векторами Бюргерса, расположенными под углом 16° к оси Z, и проекций их на плоскость XY в направлениях {1120}. Ямка травления имеет ступенчатый характер. Ступени террас (высота ступени - 1 мкм) образуют шестизаходную спираль, закрученную в направлении, совпадающем с направлением вращения плоскости поляризации исследуемого кварца.

Глава 2. ОБЩИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ КВАРЦА, ВЫРАЩЕННЫХ ИЗ ФТОРИДНЫХ СРЕД

Плотность кварца, выращенного из фторидных растворов, измеренная пикно-метрическим методом оказалась р = 2,42 г/см3, в то время как для обычных кристаллов кварца плотность р = 2,65 г/см3. В связи с аномально низкой плотностью фто-ридного кварца, возникла необходимость определения плотности рентгенострук-турным методом. Исследование проводилось на дифрактометре ДРОН 2,0 (медное излучение к СиКа, = 1.54051 Á). Проведенное исследование не подтверждает аномалии в плотности, наблюдаемых при пикнометрических измерениях. Параметры элементарной ячейки кварца практически совпадают с параметрами кристаллов кварца, содержащих малое количество структурных примесей. Различие в плотно-

стях, свидетельствует о наличии в кристаллах фторидного кварца неструктурных примесей, находящихся в полых каналах с эффективным диаметром порядка ~ 1-2 мкм. По данным химического анализа и ИК-спектроскопии полые каналы, тянущиеся через весь кристалл от затравки, заполнены маточным раствором >Ш4Р + Н20 и других солей в небольшом количестве при плотности, не превышающей ~ 1,2 г/см3, то объем полых каналов составляет ~ 19% от общего объема кристалла. Эти неструктурные примеси не влияют на величины показателей преломления, скорости ультразвуковых волн гиротропии.

Наличие в кристаллах остаточных напряжений связано с присутствием в них микронапряжений, влияющих на оптические свойства кристаллов Поля напряжений, вызываемых определенным типом дислокаций, удается наблюдать в исключительных случаях и только в тех кристаллах, у которых велики значения фотоупругих коэффициентов, а также когда мало число самих дислокаций. Причем, в прозрачных кристаллах розетки двупреломления, вызванные напряжениями от отдельных дислокаций, возможно, наблюдать с помощью поляризационной микроскопии, располагая один из осей поляроидов параллельно линии скольжения. В этом случае всегда компенсируются макроскопические напряжения, присутствующие в окрестности линии скольжения и поэтому становится возможным различить розетки дву-преломления, вызываемые микронапряжениями вокруг выхода дислокационных линий на поверхность кристалла. Поляризационно-оптический метод позволяет установить характер искажений в окрестности дислокации и его тип. С помощью компенсатора определены знак и величина вектора Бюргерса дислокации при условии, что известны фотоупругие константы материала.

В кристаллах кварца, выращенных во фторидных средах, наличие дислокаций с большим вектором Бюргерса, а также их малое число позволяют в них осуществить исследования одиночных дислокаций.

Для вычисления вектора Бюргерса использовалось изотропное приближение и определились поля напряжения около винтовой супердислокации с полым ядром в кристалле кварца с учетом конечной длины трубки 10, согласно работы А.Г. Шейер-

мана, М.Ю. Гуткина могут быть представлены в цилиндрических координатах следующим выражением:

2Gb

I

KJrk) 1 К2(к) г2

cosffz )

dk

(1)

где G - модуль сдвига; Ь - вектор Бюргерса; R0 - радиус трубки винтовой супердислокации; г" ~ >"!R0 . Укажем, что для случая обычной винтовой дислокации аГ(р = 0. Ось Z выбрана так, что ог, при z = //2, то есть на поверхности максимальные.

Для определения среднего размера трубок использовался метод дифракции света на цилиндрах, форму которого и имеют полые ядра винтовых супердислокаций. Типичные картины дифракции луча He-Ne лазера на различных срезах кристаллов кварца от системы цилиндров, наклоненных к оси Z кварца приведены на рис. 1. Оценка Ro из этой картины показала, что радиус полых трубок равен ~ 1,5-мкм.

Рис. 1 Дифракция луча лазера на трубках винтовых супердислокаций в кварце:

а) - случай Ъ - среза, луч параллелен оси

б) - случай X - среза, луч параллелен оси X.

пь п2, п3 - направления перпендикулярные винтовым супердислокациям.

®и©

♦X

а) б)

Рис. 2 Применение метода фотоупругости для визуализации дислокаций:

а) - поле фотоупругих напряжений под поляризационным микроскопом,

N1, N2 - направление главных осей поляроидов;

б) - кривые распределения главных осей оптических индикатрис

На рис. 2а приведен общий вид дислокационной структуры, выявленной фотоупругим методом, а на рис. 26 представлены касательные и главное направление оптических осей. Является характерным совпадение центра розетки (рис. 2а) с выходом отдельной винтовой супердислокации с полым ядром. Однако оценка величины вектора Бвдргерса затруднена из-за отсутствия представления тензора-деформации кристаллов ромбоэдрической сингонии. Порядок веЛЙчины Ь оценен в рамках изотропной модели с фотоупругими коэффициентами плавленого кварца.

Измерение двупреломления проводили с помощью компенсатора Брасса-Келлера на расстоянии 10~г см от ядра винтовой дислокации равно 6,3-КГ6. Тогда с учетом выражения (1) и углов ориентации винтовых дислокаций Ь ~ 0,3-мкм. То есть порядок значений из оценки по фотоупругости совпадает определенному прямым методом из фигур травления. Большое значение вектора Бюргерса влечет распространение деформации на значительные расстояния порядка нескольких миллиметров и более. Изменение среднего показателя преломления от стенки трубки, вычислено с помощью приближенного метода вычисления определенных интегралов по формуле прямоугольников. При оценках размеров самой трубки методом дифракции света, определяется только её эффективный радиус, поскольку максималь-

ное значение показателя преломления находится на расстояние 3Я0. Поэтому фактический размер трубки, видимо, составляет 0,5-мкм.

Глава 3. АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ КВАРЦА, ВЫРАЩЕННЫХ ИЗ ФТОРИД НЫХ СРЕД

Для исследования амплитудно-частотной и спектрально-частотной характеристик использовалась мостовая схема, в которой сигнал с генератора подавался на сопротивление Яд = 84 Ом через кварцевый резонатор, включенный в эту цепь последовательно. Контроль значения частоты генерации осуществлялся электронно-счетным частотомером, включенным параллельно выходу генератора (рис. 3). ЭДС генератора поддерживалась постоянной и изменялась только его частота, а по изменению падения напряжения на сопротивлении Яд определялась зависимости модуля полного сопротивления кварцевого резонатора от частоты.

Рис. 3 Блок-схема установки

В результате проделанных измерений получены амплитудно-частотные характеристики в области резонанса, изображенные на рис 4, где по оси ординат отложено падение напряжения на сопротивлении Яд, а по оси абсцисс частоты.

На полученной зависимости хорошо видны частоты последовательного Гр и параллельного резонансов.

Рис. 4 Зависимость амплитудно-частотной характеристики от эквивалентных параметров кварцевого резонатора при низких частотах

Для того, чтобы измерить эквивалентные параметры кварцевого резонатора, параллельно ему была подключена переменная емкость С0 и сняты амплитудно-частотные характеристики для разных значений С0 (кривые 2,3). По значениям частоты последовательного ^ резонанса вычислена добротность, которая оказалась равной 12-106.

Для исследования распространения УЗ-волн в резонаторах из кварца, выращенного во фторидных средах, делались пластины Хи У-среза, на которые наносились электроды. Работа проводилась на 5-ой гармонике резонаторов, возбуждаемой генератором стандартных сигналов. УЗ-волна этой гармоники распространялась в кристалле и возбуждала на другой паре электродов переменную ЭДС В результате проведенных экспериментов выяснено, что при распространении УЗ-волны кроме гармоник основного сигнала обычно присутствуют сигналы дополнительных час-

тот, чего нет в обычных резонаторах.

Для снятия спектрально-частотной характеристики кварцевый резонатор возбуждался на частоте последовательного резонанса ^=179170 Гц), просматриваемый диапазон частот составляет от 120 кГц до 3 МГц. Данная характеристика отличается особенностью - одинаковая незатухающая интенсивность гармоник, что говорит о нелинейных колебаниях в кристалле кварца.

В результате измерений была получена зависимость эквивалентного сопротивления кварцевого резонатора от температуры и зависимость частот последовательного и параллельного резонансов от температуры. С уменьшением температуры от +21°С до -10°С частоты последовательного и параллельного резонансов вначале увеличиваются (в интервале от +21°С до -4°С) затем происходит их резкое уменьшение (в интервале от —4°С до 10°С), и при дальнейшем понижении температуры вновь начинается возрастание частот. В том же интервале температур эквивалентное сопротивление также вначале медленно, затем резко увеличивается, причем максимум сопротивления достигается при температуре I = -10°С. В интервале температур от -10°С до -65°С эквивалентное сопротивление убывает.

Из полученной экспериментальной зависимости частот последовательного и параллельного резонансов от температуры видно, что в интервале температур от +21°С до -10°С частоты имеют максимум при -4°С. С понижением температуры от 4°С до -10°С резонансные частоты уменьшаются, и при температуре I = -10°С они имеют минимальное значение. При дальнейшем понижении температуры от -10°С до -65°С резонансные частоты вновь увеличиваются.

Так как резонансные частоты находятся в обратно-пропорциональной зависимости от линейных размеров кварца, можно предположить следующее качественное объяснение результатов опыта. С уменьшением температуры от +21°С до -4°С вода, находящаяся в капиллярах кварца, сжимается, "увлекая" за собой кварц, уменьшая его линейные размеры, при этом резонансные частоты увеличиваются, достигая наибольшего значения при 1 = 4°С, когда плотность воды максимальна. При дальнейшем понижении температуры от~4°С до -10°С начинается процесс кристаллизации воды, и объем ее, соответственно, резко увеличивается. Увеличение объема

воды приводит к тому, что она "раздвигает" кварц, увеличивая его линейного размера, а следовательно к уменьшению резонансных частот. При температуре I = -10°С вода замерзает, достигая наибольшего объема. В этом случае имеем минимальные значения резонансных частот. При понижении температуры от -10°С до ~65°С лед и кварц сжимаются, при этом резонансные частоты увеличиваются. В этом диапазоне температур (от -10°С до -65°С) можно заметить несколько точек (^ = -27°С я12 = -48°С), в которых процесс изменения резонансных частот от температуры происходит более плавно. Если учесть, что в кварце существуют капилляры различного диаметра, заполненные водным раствором, а температура кристаллизации в них зависит от радиуса капилляра, то, естественно, точки 11 и на темпера-турно-частотной характеристике можно объяснить кристаллизацией водных растворов в капиллярах различного диаметра.

Аналогично с изменением размеров резонатора, его эквивалентное сопротивление изменяется. Следовательно, на температурно-частотную зависимость и зависимость эквивалентного сопротивления от температуры пьезоэлектрического резонатора, выполненного из кварца слоистого типа, большое влияние оказывает вода и растворенные в ней различные химические соединения.

Глава 4. ВЛИЯНИЕ ВИНТОВЫХ СУПЕРДИСЛОКАЦИЙ С ПОЛЫМ ЯДРОМ НА КВАНТОВЫЕ СОСТОЯНИЯ ИОНОВ

В работе исследовалось влияние винтовых супердислокаций с полым ядром на квантовые состояния иона железа Ре3+в кристаллах кварца (аметиста).

Исследовались аметисты, полученные облучением у - квантами кварца с примесью железа, выращенного из фторидных сред в условиях высоких давлений -1,2 108 Па и температурах около 410°С. Время облучения зависело от концентрации ионов железа и определялось пределом насыщения линии поглощения в красной области оптического спектра Опыты проводились на приборе РЭ 1306 при комнатной температуре, а также при температуре жидкого азота. Дьюар с жидким азотом помещался в резонатор спектрометра и был снабжен гониометром, к головке

которого с помощью кварцевых капилляров крепились кристаллы. Для исследований изготавливались два типа образцов в виде цилиндров, оси которых были параллельны оси 2 и оси ¥ кварца. Спектры ЭПР, полученные на образцах из кристаллов синтетического аметиста при комнатной температуре, представляют собой набор большого числа линий разной амплитуды, ширины интервале 500-5000 Э. Анизотропия всех линий слабая, при повороте кристалла их интенсивность и положение практически не меняется.

Существенно изменяется спектр при понижении температуры: исчезает линия, соответствующая иону Ре44 со спином 8 = 2; появляются три группы сильно анизотропных линий, интенсивность и §-фактор которых сильно зависят от положения кристаллографических осей относительно магнитного поля (рис. 5). При темпера1у-рах жидкого азота интенсивность линий, а также их количество значительно увеличивается. Как правило, все линии асимметричные, что связано с действием полей напряжения от винтовых супердислокаций на ионы Ре2*, Ре3+ и Ре4*. При еще более низких температурах асимметрия линий усиливается.

Рис. 5 Часть спектра ЭПР аметиста, снятого при температуре жидкого азота

Для понимания причин, приводящих к появлению вышеупомянутых сложных спектров ЭПР аметистов, обнаруживаемых при различных температурах, были сняты угловые зависимости резонансных значений магнитного поля для наиболее интенсивных линий спектра и определены их §-факторы. Были выбраны два условия съемки спектров: кристалл вращался в плоскостях ХУ, Х2 при Н 1 осями 2, У соответственно (рис. 6). Для упрощения наблюдения спектров, усиление и амплитуда высокочастотной модуляции были незначительными.

а)

Т = 300°К

в)

Т = 7Г>К

Рис. 6 Схема изменения поверхности §-ф актора от температуры Стрелками показаны направления вращения относительно магнитного поля шь ш2, т3 - поверхности g-тeнзopa, в которых локализованы магнитный момент иона железа

Из анализа кривых угловой зависимости при вращении кристалла вокруг оси 2 видно, что полный спектр представляет собой наложение спектров от парамагнитных центров, разнесенных относительно друг друга на угол ~ 120°. Каждый из этих спектров состоит из 2-х главных линий, характеризующихся определенными значениями Нвд, и Нтш при повороте на угол 90° относительно направления магнитного поля. Спектры сильно анизотропны. Значения £-факторов, рассчитанные по формуле g = 0,716- Ю^-у/Н для Нпах и Нтш лежат в пределах от 2,5 до б для первой серии линии и от 3,5 до 5 для второй серии линии спектра ЭПР.

В случае аксиальной симметрии и в предположении, что спектры образованы парамагнитным центром одного типа, ожидалось бы совпадение значений Нт,„ и Нтах для соответствующих линий каждого спектра. Имеющиеся различия, объясняются, вероятно, некоторым несовпадением истинных осей симметрии кристалла с выбранными нами в качестве осей вращения.

При вращении кристаллов вокруг оси ¥ (рис. 7) обнаруживается очень сильная анизотропия ширины линий. При определенных углах между осями кристалла и направлением магнитного поля, интенсивность линий и значение £-фактора настолько уменьшаются, что они практически становятся не фиксируемыми. Для определения компонентов £-тензора, который является основной характеристикой парамагнитных центров, необходимы три независимых измерения значений при вращении кристалла в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Но из-за анизотропного уширения линий, а также вследствие невозможности сопоставить линии друг другу из-за наложения спектров от парамагнитных центров, локализованных в других областях элементарной решетки, компоненты §-тензора определить оказалось невозможным. Попытки зафиксировать линии путем уменьшения величины модулирующего поля и увеличения мощности СВЧ излучения не привели к положительным результатам. Анизотропное уширение линий может быть вызвано неразрешенным сверхтонким расщеплением от магнитных моментов ядер атомов, но вероятнее всего оно осуществляется действием упругих напряжений на ионы железа.

Исчезновение линий ЭПР происходит именно тогда, когда ось винтовой супердислокации близка к направлению магнитного поля при повороте кристалла на 16°

относительно первоначальной ориентации оси X, т.е. вдоль направления {1123). Кроме того, неоднородное уширение может иметь место и в случае, если на парамагнитные центры действуют не совсем одинаковые эффективные магнитные поля, вызванные искажениями решетки из-за наличия дефектов (дислокации). Поэтому при сканировании внешнего магнитного поля через линию в каждый момент резонирует лишь небольшая часть от общего числа спинов. Таким образом, наблюдаемая линия представляет собой суперпозицию большого числа компонент. Если парамагнитный центр лежит близко к линии дислокации, то есть при г-*0, разброс резонансных частот может быть очень большим. Линии парамагнитного резонанса, вследствие этого, настолько уширяются, что практически становятся невидимыми. Однако вне оси винтовой супердислокации по-прежнему должны наблюдаться стандартные для данного иона спектры ЭПР, чего нет в данной ситуации.

/ -• , ✓

\\

I

\ \ I 4 4 / /V

/

/

✓

I I /

му -' \

\

\

\\

/

I \

/У

у

90

~1-

240

360 в, град.

Рис. 7 Зависимость резонансных значений Н от угла 0 при вращении кристалла в плоскости Х2 при Н Г, для наиболее интенсивных линий спектра аметиста

Все перечисленные особенности спектров ЭПР не объясняют до конца физическую природу этого явления. Видимо остается лишь следующий вариант - ориентация магнитных моментов в плоскостях, перпендикулярных вектору Бюргерса. Другими словами, при низких температурах под действием поля напряжений винтовой

супердислокации изменяются их пространственная локализация: при высоких температурах спины хаотично ориентированы в единичной сфере, при понижении температуры эта сфера деформируется в эллипсоид, который, в конце концов, превращается в эллипс, лежащий в (г, ср) - плоскости, где г - радиус вектор, проведенный перпендикулярно оси винтовой супердислокации, <р - полярный угол. Эллипс ориентирован так, что вектор Бюргерса перпендикулярен к его поверхности, а g-тeнзop имеет только две компоненты.

Были изучены и оценены различные структуры кластера молекул составляющего кристалл кварца на основе квантово-химического метода с минимальным базисным набором. Определено наиболее термодинамическое устойчивое положение иона Ре*3 (Ре+2), заместившего один из центральных ионов кремния при заданном положении ионов кислорода. Были исследованы спиновая плотность структурных единиц кварца на примере тетраэдра, центральный ион которого замещен ионом железа и распределение зарядов. Определено наиболее вероятное соответствие положения примесного иона Ре+3 (Ре+2), приводящих к экспериментально наблюдаемым спектрам ЭПР. Фактически каждая линия в спектре характеризует одно из устойчивых состояний ионов железа в тетраэдре, а вычисленные значения величины спина близки к наблюдаемым экспериментальным. Не менее важны и результаты вычисления зарядовой плотности, локализованые на узлах тетраэдра, приводящие к возникновению локально электрических полей действующих на ионы железа.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведены комплексные исследования общих физических свойств кристаллов кварца выращенных в различных средах и обнаружено ряд особенностей у кристаллов, выращенных во фторидных средах: аномально высокая добротность резонаторов, меньшая пикнометрическая плотность по сравнению со щелочными и природными кристаллами.

2. Выявлено, что при росте кристаллов кварца из фторидных растворов возникает высокая степень неравномерности распределения примесей, обусловленная их локализацией на дефектах, представляющими собой винтовые супердислокации с полым ядром с очень большими (~1 мкм) векторами Бюргерса, расположенными под углом 16° к оси 2, проекции которых на плоскости ХУ направлены вдоль оси +Х. Системы таких дислокаций образуют гексагональные псевдостенки, разбивающие кристалл на беспримесные столбчатые структуры совершенного кристаллического строения, вытянутые вдоль оси X.

3. Показано, что при распространении акустической волны в кристаллах кварца наличие решетки винтовых супердислокаций с полым ядром приводит к формированию новой волны с волновым вектором равным разности волнового вектора исходной волны и решетки винтовых супердислокаций с полым ядром.

4. Изучена анизотропия ЭПР спектров кристаллов кварца, легированных ионами железа, в зависимости от ориентации образца в магнитном поле. Экспериментально показано, что в окрестности углов 16° к оси 2 §-фактор последних трех групп аномально уменьшается.

5. На основе квантово-химических методов расчета проведено исследование свойств кластеров двуокиси кремния со структурой кварца при наличие дефектов в одном из тетраэдров. Определены наиболее вероятные конфигурации, спиновые плотности и дипольные моменты при наличии в таком кластере ионов железа. Установлено, что энергетически наиболее устойчивыми конфигурациями тетраэдров являются состояния с нецентральным положением в них иона железа.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

1. Калнмгулов А.Р. Взаимодействие ультразвуковых волн с решеткой винтовых супердислокаций в кристаллах кварца II XLII Международная научная студенческая конференция «Студент и научно-технический прогресс». Сборник тезисов. - Новосибирский Государственный Университет. - 2004. - С. 198.

2. Чувыров А.Н., Калимгулов А.Р.Ультразвуковые преобразователи частоты на решетках винтовых дислокаций в кристаллах кварца // VII Международная научно-техническая конференция «АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ» АПЭП-2004. Сборник статей. -Новосибирск. - 2004. - С. 158.

3. Чувыров А.Н., Калимгулов А.Р. Влияние винтовых супердислокаций с полым ядром (трубкой) на акустические свойства кристалла кварца // Зимняя школа по механике сплошных сред (четырнадцатая) Тезисы докладов. - Екатеринбург: УрО РАН. - 2005. - С.144.

4. Чувыров А.Н., Калимгулов А.Р. Исследование винтовых супердислокаций в кристалле кварца с полым ядром (трубкой) методом фотоупругости // Зимняя школа по механике сплошных сред (четырнадцатая) Тезисы докладов. - Екатеринбург: УрО РАН. - 2005. - С. 145.

5. Калимгулов А.Р. Взаимодействие ультразвуковых волн с решеткой винтовых супердислокаций // Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2004». Сборник тезисов. - М.: МГУ. -2004.-С.142.

6. Чувыров А.Н., Калимгулов А.Р. Влияние винтовых супердислокаций на тем-пературно-частотные характеристики кварцевых резонаторов // Десятая Всероссийская Научная Конференция Студентов-Физиков и молодых учёных. Сборник тезисов. - М.: МГУ. - 2004. - С. 185.

7. Чувыров А.Н., Калимгулов А.Р. Электронный парамагнитный резонанс ионов железа в кристаллах кварца при наличии винтовых супердислокаций. Элек-

тронный научный журнал "ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ" http://2hurnaI.ape.relarn.ru/articles/2005/163.pdf

8 Чувыров А.Н., Калимгулов А.Р. Исследование винтовых супердислокаций в г

кристаллах кварца методом поляризационной оптики. Электронный научный журнал "ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ" http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2005/ /116.pdf

9. Чувыров А.Н., Калимгулов А.Р. Метод исследования структуры переходного слоя кипящей жидкости с помощью ультразвукового спектрометра // X Всероссийская конференция «Структура и динамика молекулярных систем». Сборник тезисов. - Яльчик. - 2003. - С.118.

Ю.Чувыров А.Н., Калимгулов А.Р. Определение уровня раздела сред с помощью ультразвукового метода // II всероссийская научная ШТЕ1ШЕТ-конференция «Механика многофазных систем». Сборник тезисов. - Уфа. - 2002. - С.56.

Пописано в печать: 06.04.2006 г. Формат 60 х 84 1/16. Бумага ксероксная. Отпечатано на ризографе. Тираж 100 экз. Заказ № 415

7&0&

0-7808 i

i!

i

i

Введение

Глава 1. Обзор исследований винтовых супердислокаций в кристаллах кварца.

1.1 Морфология базисной поверхности кристаллов кварца, вы

• ращенных из фторидных растворов.

1.2 Исследование методом рентгеновской дифракционной топографии

1.3 Исследование методом избирательного (дислокационного) травления кристаллов кварца.

1.4 Исследование методом двухкристального спектрометра.

1.5 Упругие поля винтовой супердислокации с полым ядром (трубки), перпендикулярной свободной поверхности кристалла

Глава 2. Общие физические свойства кристаллов кварца, выращенных из фторидных сред.

2.1 Внешняя форма и кристаллография кристаллов кварца.

2.2 Исследование плотности, скорости ультразвука и микро-^ твердости кристаллов кварца, выращенных из различных сред.

2.2.1 Определение плотности кристаллов кварца.

2.2.2 Скорость ультразвуковых волн в кристаллах кварца

2.3 Оптические свойства кристаллов кварца.

2.4 Инфракрасные спектры кристаллов кварца.

2.5 Исследование винтовых супердислокаций кристаллов кварца методами поляризационной оптики.

Глава 3 Акустические свойства кристаллов кварца, выращенных из фторидных сред.

3.1 Эквивалентные параметры кристаллов кварца.

3.2 Амплитудно-частотной характеристики кварцевого резона® тора.

3.3 Нелинейные акустические свойства при наличии решетки винтовых супердислокаций с полым ядром кристаллов кварца. о 3.4 Спектрально-частотной характеристики кварцевого резонатора.

3.5 Исследование амплитудно-частотной характеристики кристаллов кварца в зависимости от темпратуры.

Глава 4 Влияние винтовых супердислокаций с полым ядром на квантовые состояния ионов.

4.1 Исследования структурной примеси железа в кристаллах кварца.

4.2 Влияние винтовых супердислокаций на квантовые состояния примесей железа в кварце.

4.3 Влияние неоднородной деформации кристалла аметиста на спектры ЭПР.

4.4 Квантово-механические оценки энергии состояния, спино

В вой плотности и дипольных моментов структурных единиц кварца при наличии точечных дефектов

Искусственные кристаллы кварца представляют собой синтетические монокристаллы двуокиси кремния, их основное использование в качестве резонаторов, которые представляют собой электромеханические колебательные системы, содержащие кварцевую пластину с определенной ориентацией плоскости среза. Кварцевый резонатор обладает большой электрической добротностью, высокой стабильностью и высокой химической стойкостью. Другое применение - для изготовления кварцевого стекла, которое обладает высокой жаростойкостью, стабильными диэлектрическими свойствами, химической устойчивостью. Прозрачный бесцветный кварц и аметист также используются как ювелирные изделия.

Актуальность темы. Исследование кристаллов кварца всегда представляло большой научный и практический интерес. Одним из кардинальных вопросов данной области исследования является проблема управления качеством кристаллов кварца при их росте. Поэтому для искусственных кристаллов кварца основным является изучение механизма роста, который до настоящего времени не совсем ясен.

При формулировке задачи и выборе объектов исследования было обращено внимание на некоторые особенности кристаллов кварца, выращенных из фторидных растворов. Данные кристаллы обладают противоречивыми свойствами: с одной стороны - высокая добротность резонаторов, изготовленных из них, с другой - сильная внутренняя неоднородность кристаллов. Все это идет в разрез с установившимися традиционными взглядами, согласно которым исследования развивались по пути получения кристаллов с высоким внутренним совершенством. В связи с этим предварительно изучение было сконцентрировано на выяснении выше указанного противоречия и его связи с механизмом роста. В дальнейшем, после широких исследований предложен ряд новых областей применения кристаллов кварца.

Фторидные кристаллы кварца разделяются на две группы - кристаллы, полученные при низких давлениях и температурах, и кристаллы, полученные в условиях, близких к условиям роста из содовых растворов. Естественно, что структура и свойства этих кристаллов в значительной степени различны. Сравнение этих кристаллов, выявление общих закономерностей и индивидуальных различий - задача представляющая особый технологический интерес.

Целью диссертационной работы является исследование влияния винтовых супердислокаций на общие физические свойства кристалла кварца, выращенных из фторидных растворов и на квантовое состояние примесных ионов железа в кристалле кварца.

Методы исследования. Для исследования применяли методы рентгеновской дифракционной топографии кристаллов, избирательного (дислокационного) травления кристаллов, двухкристального спектрометра. Кроме того, для изучения кристалла кварца были использованы метод светящейся точки и поляризационной оптики. Исследование квантового состояния ионов железа в кристаллах кварца проводили методом электронного парамагнитного резонанса.

Достоверность и обоснованность результатов, полученных в диссертационной работе, обеспечивается использованием надежных классических методов исследования, многократным повторением экспериментов в воспроизводимых условиях, применение различных методов для изучения супердислокаций.

Научная новизна результатов заключается в том, что впервые доказано влияние сверхрешетки винтовых супердислокаций с полым ядром на общие физические свойства кварца, в том числе на акустические, оптические и на квантовые состояния примесных ионов. Данные исследования впервые выявили ранее неизвестные свойства винтовых супердислокаций, их влияние на резонансные частоты резонаторов, на чистоту кристаллов при росте и на величину g-факторов иона железа в кристаллах кварца.

Научное и практическое значение работы.

Синтезирован гидротермальным способом сверхчистый кварц, без содержание А1 в отличии от высокочистого кварца, выращенного в Hirst Research Centre of the General Electric Company, принятого за американский стандарт. Предложенный А.Н. Чувыровым, B.C. Балицким способ выращивания не требует предварительной тщательной очистки исходных материалов (шихты, затравки, раствора). Уникальная чистота по А1 достигается при однократной кристаллизации в условиях низкого давления и больших скоростей роста (1-4 мм/сут.). Из кристаллов кварца, выращенных этим способом, на затравочных пластинах Х-среза, изготовлены резонаторы генераторного типа с величиной добротности для АТ-среза до 12-106. Следует учитывать, что добротность аналогичных резонаторов, изготовленных из лучших образцов коммерческого кварца, не превышает 5-106, при теоретической максимальной величине - 18-106.

Отсутствие А1 в кварце позволяет использовать его для получения высокочистого кварцевого стекла - важнейшего оптического материала, практически незаменимого в приборах прецизионной оптики, а также для изготовления оптических элементов систем передачи информации. Кроме того, в последние годы сильно возрос интерес к кварцевым стеклам в связи с возможностью применения их в качестве матриц для активных сред лазеров. Пробные эксперименты с введением в кварц неодима в процессе роста дали положительный результат. Однако реализация этих задач сдерживается трудностью получения кварцевого стекла высокого оптического совершенства, которую связывают, в основном с решением проблемы его очистки. В первую очередь, от наиболее трудноудалимой примеси А1. Полученный нами кварц может быть использован в качестве шихты при производстве оптического кварца известными методами. В лабораторных условиях было получено сверхчистое кварцевое стекло с суммарным содержанием примесей не более 50 р.р.ш. Примесей А1 и Ge в стекле не обнаружено.

На защиту выносятся следующие положения и утверждения:

1. Изменение общих физических свойств кристаллов кварца при наличии винтовых супердислокаций с полым ядром, в том числе нелинейные акустические свойства

2. Влияние винтовых супердислокаций с полым ядром на квантовые состояния ионов железа в кварце

Публикации и апробация работы:

Основные результаты диссертации опубликованы в работах [82-91] и докладывались на семинарах ИПСМ РАН; II всероссийской научной INTERNET-конференции «Механика многофазных систем», 2002; X Всероссийской конференции «СТРУКТУРА И ДИНАМИКА МОЛЕКУЛЯРНЫХ СИСТЕМ» Яльчик-2003; Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2004»; XLII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» Новосибирский Государственный Университет, 2004; VII Международной научно-технической конференции «АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ» АПЭП-2004; Зимней школы по механике сплошных сред (четырнадцатая), тезисы докладов. Екатеринбург: УрО РАН, 2005; Десятой Всероссийской Научной Конференции Студентов-Физиков и молодых учёных, 2004; в электронном научном журнале "ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ"

Структура и объем диссертации.

Работа изложена на 146 страницах, иллюстрирована 62-мя рисунками и содержит 6 таблиц. Диссертация состоит из введения и четырех глав, включая литературный обзор. Список цитированной литературы содержит 91 наименование.

Основные результаты и выводы

1. Проведены комплексные исследования общих физических свойств кристаллов кварца выращенных в различных средах и обнаружено ряд особенностей у кристаллов, выращенных во фторидных средах: аномально высокая добротность резонаторов, меньшая пикнометрическая плотность по сравнению с щелочными и природными кристаллами.

2. Выявлено, что при росте кристаллов кварца из фторидных растворов возникает высокая степень неравномерности распределения примесей, обусловленная их локализацией на дефектах, представляющими собой винтовые супер дислокации с полым ядром с очень большими (~1 мкм) векторами Бюр-герса, расположенными под углом 16° к оси Z, проекции которых на плоскости XY направлены вдоль оси +Х. Системы таких дислокаций образуют гексагональные псевдостенки, разбивающие кристалл на беспримесные столбчатые структуры совершенного кристаллического строения, вытянутые вдоль оси Z.

3. Показано, что при распространении акустической волны в кристаллах кварца наличие решетки винтовых супердислокаций с полым ядром приводит к формированию новой волны с волновым вектором равным разности волнового вектора исходной волны и решетки винтовых супердислокаций с полым ядром.

4. Изучена анизотропия ЭПР спектров кристаллов кварца, легированных ионами железа, в зависимости от ориентации образца в магнитном поле. Экспериментально показано, что в окрестности углов 16° к оси Z g-фактор последних трех групп аномально уменьшается.

5. На основе квантово-химических методов расчета проведено исследование свойств кластеров двуокиси кремния со структурой кварца при наличие дефектов в одном из тетраэдров. Определены наиболее вероятные конфигурации, спиновые плотности и дипольные моменты при наличии в таком кластере ионов железа. Установлено, что энергетически наиболее устойчи выми конфигурациями тетраэдров являются состояния с нецентральным по ложением в них иона железа.

1. Брызгалов А.Н. Свойства и дефекты оптических кристаллов (кварц, корунд, гранат): дис. . д-ра физ.-мат. наук. Уфа, 1998. - 260 С.

2. Балицкий B.C., Махина И.В., Литвин JI.T. Особенности внешней и внутренней морфологии кристаллов кварца, выращенных во фторидных растворах. Доклады Академии Наук. - 1974. - Т.214. -№3. - С.654-657.

3. Balitsky V.S. Growth of large amethyst crystals from hydrothermal fluoride solutions // J. Crystal Growth. 1977. - V.41. - N. 1. - pp. 100-102.

4. Цинзерлинг E.B., Миронова З.А. Выявление дислокаций в кварце методом избирательного травления // Кристаллография. 1963. - Т.8. -вып.1.-С.117-120.

5. Цинзерлинг Е.В. Декорирование кварца преципитатом, возникшим в результате химической реакции // Кристаллография. 1967. - Т. 12. -вып.2. - С.370-371.

6. Цинзерлинг Е.В., Вольская О.Б. Определение знака вращения плоскости поляризации в кварце по фигурам травления на базисе // Кристаллография. 1965. - Т. 10. - вып. 1. - С. 116-118.

7. Auqustine F., Hale D.R. Topography and ETCH patterns of synthetic quartz // J. Phys. Chem. Solids. 1960. - V.13. - Iss.3-4. - pp.344-346.

8. Hanyu T. Dislocation Etch Tunnels in Quartz Crystals // J. Phys. Soc. Japan -1964. V.19. -N.10. -pp.1489-1498.

9. Joshi M.S., Kotru P.N., Vagh. A.S. Japan. Microtopographical studies of first order prism faces of synthetic quartz // J. Crystal Growth. 1968. - V.2. -Iss.6. -pp.329-336

10. Йоши M.C., Ваг A.C. Применение метода избирательного травления для изучения дефектов строения искусственного кварца // Кристаллография. 1967. - Т. 12. - вып.4. - С.656-666.

11. Гектин А.Б., Ткаченко Л.Г., Эйдельман Л.Г. IV совещание "Динамические эффекты рассеяния рентгеновских лучей и электронов". Тезисы докл. Л.: 1976.-С.ЗЗ.

12. Гектин А.Б., Ткаченко Л.Г., Эйдельман Л.Г. Интегральная интенсивность дифракции рентгеновских лучей для стенок полигонизации в монокристаллах NaCl // ФТТ. 1977. - Т. 19. - №1. - С.301.

13. Рост кристаллов и дислокации: Пер. с англ. З.И. Журовой/Варма А.; Ред. Н.Н. Шефталь. М.: Иностр.лит. - 1958. - С.216.

14. Newey J. Compound Semiconductor. July 2002. (http:/www.compoundsemi-conductor.netlmagazine/article/8/7/2/1).

15. Qian W., Skowronski M., Doverspike K., Rowland L.B., Gaskill D.K. Observation of nanopipes in a-GaN crystals // J. Cryst. Growth. 1995. - V.151.- Iss.3-4. pp.396-400.

16. Valcheva E., Paskova Т., Persson P.O., Monemar B. // Phys. Stat. Sol. 2002.- V.194.-N.2.- pp.532.

17. Frank F.C. Capillary equilibria of dislocated crystals // Acta Crystallogr. -1951. -N.4. -pp.497-501.

18. J. Heindl, W. Dorsch, R. Eckstein, D. Hofmann, T. Marek, St. G. Muller, H. P. Strunk, Winnacker A. Formation of micropipes in SiC under kinetic aspects // J. Crystal Growth. 1997. - V. 179. - Iss.3-4. - pp.510-514

19. Giocondia J., Rohrera G.S., , Skowronskia M., Balakrishna V., Augustine G.,

20. Hobgood H.M., Hopkin R.H. An atomic force microscopy study of super-dislocation/micropipe complexes on the 6H-SiC(0001) growth surface // J. Crystal Growth. 1997. - V.l81. - Iss.4. - pp.351-362.

21. Dudley M., Huang X.R., Huang W., Powell A., Wang S., Neudeck P., Skow-ronski M. The mechanism of micropipe nucleation at inclusions in silicon carbide // Appl. Phys. Lett. 1999. - V.75. - Iss.6. - pp.784-786.

22. Kuhr T.A., Sanchez E.K., Skowronski M., Vetter W.M., Dudley M. // J. Appl. Phys. 2001. - V.89. - N.8. - pp.4625.

23. Ohtani N., Katsuno M., Fujimoto Т., Aigo Т., Yashiro H. Surface step model for micropipe formation in SiC // J. Cryst. Growth. 2001. - V.226. - Iss.2-3.- pp.254-260.

24. M. Yu. Gutkin, K. N. Mikaelyan and E. C. Aifantis. Screw dislocation near interface in gradient elasticity // Scripta Materialia. 2000. - V.43. - Iss.6. -pp.477-484

25. Ohtani N., Fujimoto Т., Katsuno M., Aigo T. Yashiro H. Growth of large high-quality SiC single crystals // Journal of Crystal Growth. -2002. V.237-239. -P.2. -pp.1180-1186.

26. Avrov D.D., Bakin A.S., Dorozhkin S.I. The analysis of mass transfer in system SiC under silicon carbide sublimation growth // J. Cryst. Growth. 1999.- V.198-199. Iss.2. - pp.1011-1014.

27. Kamata I., Tsuchida H., Jikimoto Т., Izumi K. Epitaxial growth of thick 4H-SiC layers in a vertical radiant-heating reactor // J. Crystal Growth. 2002. -V237-239. -P.2. - pp.1206-1212.

28. Epelbaum B.M., Hofmann D., Hecht U., Winnacker A. Impact of source material on silicon carbide vapor transport growth process // 3rd European Conf. on SiC and related mater. (ECSRM). Abstr. KlosterBanz. Germany. - 2000. - pp.49.

29. Kamata I., Tsuchida H., Jikimoto Т., Izumi K. The structure of 3C-SiC carbonized layer on Si substrate // Jpn. J. Appl. Phys. 2000. - V.39. - part 1. -N.12A.-pp.6496.

30. Epelbaum B.M., Hofmann D. On the mechanisms of micropipe and macrode-fect transformation in SiC during liquid phase treatment // J. Cryst. Growth. -2001. V.225.-Iss.l. - pp.1-5.

31. Weimin Si, Dudley M., Glass R., Tsvetkov V., Carter C. Hollow-Core Screw Dislocations in 6H-SiC Single Crystals: A Test of Frank's Theory // J. Elect. Mater. 1997. - V.26. - N.3 - pp. 128-133.

32. Шейерман А.Г., Гуткин М.Ю. Упругие поля винтовой супердислокации с полым ядром (трубки), перпендикулярной свободной поверхности кристалла. // ФТТ. 2003. - Т.45. - вып.9. - С. 1614-1620.

33. Колесникова А.Л., Романов А.Е. Круговые дислокационно-дислокационные петли и их применение к решению граничных задач теории дефектов // Препринт ФТИ им. АФ. Иоффе АН СССР №1019. Л.: 1986. -С.62.

34. Shaibani S.J., Hazzledine P.M. // Phil. Mag. 1981. - V.44. - N.3. - pp.657.

35. Chou Tsu.-Wei. Elastic Behavior of Disclinations in Nonhomogenous Media // J. Appl. Phys. 1971. - V.42. - Iss. 12. - pp.4931-4935.

36. Eason G., Shield R. T. The influence of free ends on the load-carrying capacities of cylindrical shells // J. Mech. Phys. Solids. 1955. - V.4. - Iss.l -pp. 17-27.

37. Лихачев B.A., Хайров Р.Ю. Введение в теорию дисклинаций. -Л.: Изд-во ЛГУ. 1975.-С. 183.

38. Цинобер Л.И., Хаджи В.Е., Самойлович М.И., Балицкий B.C. В кн.: IV Всесоюзное совещание по росту кристаллов. ч.Н. - 1972. - С. 186-205.

39. Шафрановский И.И. // ЗВМО. 1945. -Т.73. -№1. - С.23-35.

40. Frank F.C. The future of crystal growth // Phil. Mag. 1951. - N.42. -pp.1014.

41. Forty A.J. Crystal growth // J. Mech. Phys. Solids. 1961. - V.9. - Iss.2 -pp.141.

42. Ильинский Г.А. Определение плотности минералов. М.: Недра. - 1975. -С.119.

43. Хейкер Д.М., Зевин JI.C. Рентгеновская дифрактометрия. -М.: Физмат-гиз.- 1963.-С.380.

44. Таблицы физических величин. Справочник под редакцией академика Кикоина И.К. -М.: Атомиздат. 1976. - С.112.

45. Афанасьева Н.А., Каменцев И.Е., Франк-Каменецкий В.А. Колебание параметров элементарной ячейки кварца различного генезиса // Кристаллография. 1959. - Т.4. - вып.З. - С.382-385.

46. Федоров Ф.И. Инвариантные методы в оптике анизотропных сред: Автореф. дис. . докт. физм.-мат. наук. Минск. - 1954. - С. 18; Федоров Ф.И. Оптика анизотропных сред. - Минск: Изд-во АН БССР. -1958.-С.206;

47. Федоров Ф.И., Филиппов В.В. Отражение и преломление света прозрачными кристаллами. Минск: Наука и техника. - 1976. - С.224.

48. Цинзерлинг Е.В. Искусственное двойникование в кварце. М.: Наука. -1968.-С.160.

49. Mandelshtam S. L. Some problems of the emission spectral analysis theory // Ann.d.Physik. 1991. - N.35. - pp.881.

50. Свердлов JI.M., Ковнер M.A., Крайнов Е.П. Колебательные спектры многоатомных молекул. М.: Наука. - 1970. - С.560.

51. Лазарев А.Н., Мирогородский А.П., Игнатьев И.С. Колебательные спектры сложных окислов. Л.: Наука. - 1975. - С.295.

52. Чувыров А.Н., Балицкий B.C. и др. Особенности роста и кристаллографических свойств кварца, выращенного во фторидных средах. Доклады Академии Наук СССР. - 1978. - Т.243. - №4. - С.921-923.

53. Мазитов P.M., Чувыров А.Н., Балицкий B.C. Механизм роста кристаллов кварца, выращенных из фторидных растворов. Доклады Академии Наук СССР. - 1979. - Т.247. - №6. - С.1475.

54. Инденбом B.JI., Томиловский Г.Е. Макроскопические краевые дислокации в кристалле корунда // Кристаллография. 1957. - Т.2. - вып.1. -С.190-192.

55. Инденбом B.JI., Никитенко В.И. В сб.: Напряжения и дислокации в полупроводниках. М.: - 1962. - С.3-33.

56. Никитенко В.И. В сб.: Поляризационно-оптический метод исследования напряжений.-Л.: Изд. ЛГУ. 1968, - С.145.

57. Инденбом В.Л., Никитенко В.И., Милевский Л.С. Наблюдение внутренних напряжений вокруг дислокаций в кремнии. Доклады АН Наук СССР. - 1961. - Т.141. - №6. - С Л 3 60-13 62.

58. Никитенко В.И., Дедух Л.М., Вертопрахов В.Н. и др. // ФТТ. 1968. -№9.-С. 1824.

59. Butterworth S. // Proc. Phys. Soc. 1915.- N.27. - pp.271.

60. Кэди У. Пьезоэлектричество и его практическое применение. М.: Изд-во иностр. лит. - 1949. -С.718.

61. Giebe Е., Scheibe Е. // Ann. d. Physik (5). 1931. - V.9. - N.93. - pp. 137.

62. Giebe E., Blechschmidt E. // Ann. d. Physik (5). 1933. - V.18. - N.417. -pp.457.

63. Hund A. // Proc. Jnst. Rad. Enq. 1926. - N. 14. - pp.447.

64. Смагин А.Г. Методы уменьшения диссипации энергии в поверхностном слое кварца // Кристаллография. 1959. — Т.4. - вып.6. - С.862-866.

65. Смагин А.Г. Вопросы радиоэлектроники. 1964. - сер. ИДИ.

66. Мэзон У. Пьезоэлектрические кристаллы и их применение в ультраакустике. М.: Изд-во иностр. лит. - 1952. - С.446.

67. Зацепин Г.Н. Свойства и структура воды. М.: МГУ. - 1974. - С.167; Дерягин Б.В., Чураев Н.В. // Природа. - 1968. - №4. - С.68.

68. Cady W.G. // Journ. Acoust. Soc. Amer. 1950. - N.22. - pp.579.

69. Труэлл P., Эльбаум Ч., Чик Б. Ультразвуковые методы в физике твердого тела. М.: Мир. - 1972. - С.308.

70. Alig Casanova R. Acoustic diffraction and the electrostrictive transducer// J. Appl. Phys. 1975. - V.46. - Iss.9. - pp.3731-3737.

71. Леммлейн Г.Г. Секторальное строение кристаллов. М.: - 1948; Морфология и генезис кристаллов /Леммлейн Г.Г.; АН СССР. Ин-т кристаллографии. - М.: Наука. - 1973. - С.328.

72. Grigorev D.P. // Acta UniV. Caroline Geologica. - 1975. -N.2-1. - pp.79.

73. Хаджи B.E. // Труды ВНИИП. 1962. - N.6. - pp.31.

74. Jwasaki F., Kurashige M. Line defects and etch tunnels in synthetic quartz // J. Appal. Phys. 1978. - V.l7. - N.5. - pp.817-824.

75. Dodd D.M., Fraser D.B. The 3000-3900 cm-1 absorption bands and anelastic-ity in crystalline a-quartz // J. Phys. Chem. Solids. 1965. - V.26. - Iss.4. -pp.673-686.

76. Цинобер Л.И., Ченцова Л.Г., Штернберг А.А. Рост кристаллов. 1959. -№2. - С.61.

77. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: - 1973. - С.342.

78. Физические исследования кварца. М.: Недра. - 1975. - С.234.

79. Синтез минералов. В 2-х томах. Том 1. Хаджи Е., Цинобер Л.И., Ште-ренлихт Л.М. и др. М.: Недра. - 1987. - С.487. ил.

80. Бокштейн Б.Г., Бокштейн С.З., Жуховицкий А.Л. Термодинамика и кинетика диффузии в твердых телах. М.: Металлургия. - 1974. - С.280.

81. Альтшулер С.А., Козырев Б.М. Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов промежуточных групп. М.: Наука. - 1972. -С.672.

82. Калимгулов А.Р., Чувыров А.Н. Определение уровня раздела сред с помощью ультразвукового метода // II всероссийская научная INTERNET-конференция «Механика многофазных систем». Сборник тезисов. Уфа. 2002. С. 56.

83. Калимгулов А.Р., Чувыров А.Н. Метод исследования структуры переходного слоя кипящей жидкости с помощью ультразвукового спектрометр // X Всероссийская конференция «СТРУКТУРА И ДИНАМИКА МОЛЕКУЛЯРНЫХ СИСТЕМ». Сборник тезисов. Яльчик. 2003. С.118.

84. Калимгулов А.Р., Чувыров А.Н. Взаимодействие ультразвуковых волн с решеткой винтовых супердислокаций // Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2004». Сборник тезисов. М.: МГУ 2004. С. 142.

85. Калимгулов А.Р., Чувыров А.Н. Влияние винтовых супердислокаций на температурно-частотные характеристики кварцевых резонаторов // Десятая Всероссийская Научная Конференция Студентов-Физиков и молодых учёных. Сборник тезисов.-М.: МГУ 2004. С. 185.

86. Калимгулов А.Р., Чувыров А.Н. Влияние винтовых супердислокаций с полым ядром (трубкой) на акустические свойства кристалла кварца // Зимняя школа по механике сплошных сред (четырнадцатая) Тезисы докладов. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. С. 144.

87. Калимгулов А.Р., Чувыров А.Н. Исследование винтовых супердислокаций в кристалле кварца с полым ядром (трубкой) методом фотоупругости // Зимняя школа по механике сплошных сред (четырнадцатая) Тезисы докладов. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. С. 145.

88. Калимгулов А.Р., Чувыров А.Н. Электронный парамагнитный резонанс ионов железа в кристаллах кварца при наличии винтовых супердислокаций // Электронный научный журнал "ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ". 2005. http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2005/163.pdf

89. Калимгулов А.Р., Чувыров А.Н. Исследование винтовых супердислокаций в кристаллах кварца методом поляризационной оптики // Электронный научный журнал "ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ". 2005. http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2005/! 16.pdf