РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
В даному розділі описані технології отримання монокристалів, епітаксійних
монокристалічних плівок і керамічних зразків складних оксидів, а також методики
проведення експериментальних досліджень їх оптико-люмінесцентних властивостей.
2.1. Технології отримання досліджуваних зразків
Керамічні зразки в-Ga2O3, b-(Ga1-xInx)2O3 виготовлялись по звичайній
керамічній технології. Оксиди Ga2O3 і In2O3 у вигляді порошків ретельно
перемішувались до одержання однорідної маси, з якої в стальній пресформі під
тиском 1,5·107 Па пресувались таблетки. При потребі добавлялись іновалентні
катіони (Cr, Mg, Mo). Спікання проводилось на повітрі при температурі 1200-1300
К протягом 8-10 годин. В результаті спікання таблетки зменшувалися у розмірах,
їх діаметр складав 6-7 мм і висота 0,8-1,2 мм. Отримані таким методом
полікристалічні керамічні зразки володіють хорошими механічними властивостями.
Монокристали в-Ga2O3, b-(Ga1-xInx)2O3 (x=0,18) були вирощені, у Львівському
національному університеті, методом оптичної зонної плавки [24]. Заготовки
одержувались пресуванням суміші порошків високочистих окислів в-Ga2O3 та
b-(Ga1-xInx)2O3. Домішка хрому вводилась у вигляді оксиду Cr2O3. Зразки для
досліджень виколювались з монокристалічних буль вздовж площини спайності (100)
і мали товщину ~ 1 мм.
Синтез зразків Ga4SnO8 проводився шляхом хімічних реакцій при кімнатній
температурі з наступним високотемпературним відпалом. Особливістю хімічного
синтезу є те, що вихідною сировиною для отримання Ga4SnO8 є чисті метали галію
та олова, а не їх окисли. Проходить хімічна реакція повного розчинення
металічного галію та металічного олова у відповідних кислотах. Отримані розчини
солей у вигляді прозорих рідин об’єднуються, ретельно перемішуються і піддають
просушуванню в сушильній шафі при температурі Т=90оС для отримання сухої маси.
Отриманий порошок світло-жовтого кольору засипають в платиновий тигель і
поміщають в муфельну піч для відпалу сировини при Т=1100 оС протягом 72 год.
Під час цього прокалювання відбувається розкладання азотнокислих та соляних
солей галію та олова. Летючі компоненти NО2 та Cl2 виділяються у вигляді газу.
Після прокалювання сировина перетирається і з неї пресуються таблетки в
стальній прес-формі під тиском 150кГ/см2.
Монокристалічні плівки YAG:Cr, Mg та GGG:Cr, Mg гранатів товщиною до 100 мкм,
були вирощені на установці GARNET (LPAI, France) в НВО “Карат” (м. Львів)
методом рідинно-фазової епітаксії з переохолоджених розплавів-розчинів з
використанням флюсу на основі PbO-B2O3. В якості підкладок використовувались
пластинки з відповідних номінально чистих монокристалів YAG та GGG. Зміна
концентрації домішок хрому та магнію досягалась їх послідовними досипками в
шихту, з якої вирощувались монокристалічні плівки. Ізотермічний відпал
вирощених окремих зразків здійснювався в потоці водню при температурі 800 0C
протягом 6-7 годин.
Епітаксійні плівки YAG:Yb також були вирощені методом ізотермічної
рідинно-фазної епітаксії в атмосфері повітря. В якості підкладки
використовувались пластини з монокристалу YAG орієнтації (111) товщиною 1...2
мм. Товщина нарощеного шару складала від 30 до 260 мкм. У ході технологічних
експериментів склад шихти для вирощування епітаксійних шарів підбирався з метою
отримання вмісту активатора від 10 до 15 %, та для забезпечення мінімальної
різниці параметрів гратки підкладки та плівки. Останнє було необхідно для
уникнення механічних напружень при вирощуванні товстих плівок. Температура
вирощування теж змінювалася для керування швидкістю росту.
Монокристали ітрій-алюмінієвого гранату активовані домішками хрому та магнію
(YAG: Cr, Mg) вирощувався методом Чохральського в атмосфері азоту з додаванням
3% кисню. Досліджувані зразки мали форму пластинок діаметром 10 мм і товщиною 1
мм, їх поверхні полірувались до оптичної якості.
Монокристали CdWO4 великого розміру (діаметр 60-65 мм, довжина циліндричної
частини 150 мм) вирощені методом Чохральського в НВО “Карат” (м.Львів) з
використанням обладнання фірми “Physiterm” (France). Деталі приготування шихти
і методики вирощування були опубліковані раніше [90]. Зразки у вигляді
пластинок розмірами 10ґ10ґ1 мм3 були вирізані з циліндричної частини булі і
відполіровані до оптичної якості. Лицева грань пластини відповідала площині
(100) кристала.
Монокристали ZnWO4, ZnWO4:Fe, ZnWO4:Fe,Li, були вирощені у Львівському
національному університеті ім. І.Франка З.Т.Морозом. Кристали вирощувались на
повітрі методом Чохральського з платинового тигля. З номінально чистого
кристала ZnWO4 були виколені пластини товщиною 1,3-1,4 мм перпендикулярно до
осі росту кристала, частина з яких піддавалась відпалу в різних атмосферах.
Залізо вводилось в шихту у вигляді карбонильного. В деякі кристали, одночасно
з домішкою заліза, вводилась домішка літію, у вигляді Li2CO3, з концентрацією
0,15 ваг.% в розплаві.
2.2. Вимірювання спектрів оптичного поглинання досліджуваних об’єктів
Оптичне поглинання зразків було розраховане із спектрів пропускання, які були
виміряні, використовуючи “Specord M-40” в спектральній області 200…900 нм при
кімнатній температурі.
Шляхом вимірювання абсолютної величини прозорості t=1/I0, де І0 –
інтенсивність світла, яке падає на зразок, а І – інтенсивність світла, що
пройшло крізь нього, вираховувався коефіцієнт поглинання a в см-1:
де d – товщина зразка, см; R – коефіцієнт відбивання.
2.3. Дослідження люмінесцентних та спектрально-кінетичних властивостей складних
оксидів
Дослідження спектрів рентгено- та фотолюмінесценції, температурних залежностей
інтенсивності свічення
- Киев+380960830922