Секториальное распределение дефектов структуры

Одной из задач данной работы явилось обнаружение и индексация всех макроскопических граней в габитусе монокристаллов парателлурита, выращиваемых способом Чохральского, и установление влияния этих граней на пространственное распределение дефектов различных размерностей в

кристаллах.

Помимо больших размеров, от кристаллов парателлурита требуется чрезвычайно высокое структурное совершенство и идеальная оптическая однородность. Разработка новых типов акустооптических устройств (лазеров, дисперсионных линий задержки), входящих в состав сверхмощных импульсных лазерных систем, и, как следствие, необходимость повышения лазерной стойкости материала СЗП, усиление требований к оптической однородности СЗП электронно-перестраиваемых фильтров, стремление к повышению их спектрального разрешения до предельных - теоретических значений, - все это делает актуальными проблемы дальнейшего улучшения структурного качества кристаллов парателлурита и увеличения их размеров.

При совершенствовании технологий выращивания кристаллов необходимы правильный и обоснованный выбор кристаллографического направления для вытягивания, а также учет влияния условий роста на секториальное распределение дефектов в кристаллах, обусловленное различной ростовой кинетикой на участках, соответствующих сингулярным и несингулярным граням. Таким образом, важна информация о всех значимых сингулярных ориентациях граней, принимающих участие в формировании реальной структуры кристалла. Современное состояние теорий расчета ориентаций граней с минимальными удельными поверхностными энергиями, исходящих только из известных данных о структуре элементарной ячейки, таково, что точное предсказание сингулярных ориентаций на сегодняшний день представляется проблематичным.

Важность определения и учета сингулярных граней кристаллов парателлурита при разработке ростовых технологий подтверждается хотя бы тем, что еще в работах 70-х годов было эмпирически установлено оптимальное кристаллографическое направление для вытягивания буль из расплава [110] [114,177,186]. Попытки выращивания в другом, казалось бы, более «симметричном» направлении [001], т.е. в направлении оси симметрии четвертого порядка Z, всегда приводили к неудовлетворительным результатам. Вытянутые в этом направлении кристаллы отличались высокой плотностью дислокаций, наличием блочности, повышенным содержанием газовых пузырьков, большими концентрациями посторонних примесей, высокими остаточными механическими напряжениями, часто приводящими к растрескиванию кристаллов еще в процессе послеростового охлаждения.

Наиболее интересные результаты опубликованы в [187] и заключаются в том, что минимальная плотность дислокаций наблюдается в объемах кристаллов, примыкающих к двум выходам граней {110} и четырем выходам граней {101} на боковой поверхности буль. Отмечено еще одно направление, вдоль которого плотность дислокаций также мала. Его проекция на плоскость среза (ПО) совпадает с направлением оси Z- [00Ї], хотя ни соответствующих граней, ни вообще, каких-либо граней на поверхности буль в этом направлении никогда не наблюдалось. В силу ортогональности проекции этого направления направлению [Ї10] и равноудаленности от осей Xи У, первые индексы направления (и соответствующей грани) должны быть одинаковы - [hhl], {hhΓ). Аналогичное распределение дислокаций в кристаллах парателлурита с такой же привязкой к внешней морфологии буль описано в более поздней работе [188], авторы которой, применявшие селективное химическое травление, также обнаружили определенную сингулярность в направлении неизвестной грани.

В настоящей работе с помощью селективного химического травления было выявлено секториальное распределение дислокаций в сечениях кристаллов парателлурита.

На рисунке 4.15 темным участкам среза кристалла соответствует малая плотность дислокаций -IO¹см’², светлым (шероховатым) участкам значительно более высокая плотность дислокаций ~(2 -3) IO⁴см’². И если одна из тёмных балок «креста» объясняется кинетикой роста сингулярных граней (Ї10) и (110), то ортогональная ей балка не соответствует никаким ранее наблюдавшимся в габитусе парателлурита граням. На рисунке 4.16 показано распределение микропузырьков в сечении монокристалла парателлурита, ортогональном [110].

Рисунок 4.15 - Секториальное

Рисунок 4.16-Секториальное

распределение дислокаций в

распределение микропузырьков в

монокристалле парателлурита в сечении, ортогональном оси вытягивания [110]

сечении монокристалла парателлурита, ортогональном направлению вытягивания [110]

4.3