Исследование флюоритового твердого раствора Pb0.5Cd0.25Lu0.25F2.25 с конгруэнтным характером плавления

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Впервые исследованы оптические, механические и проводящие свойства кристаллической матрицы Pb0.5Cd0.25Lu0.25F2.25 в сравнении с кристаллами исходных однокомпонентных фторидов. Коротковолновая граница прозрачности трехкомпонентного смешанного кристалла определяется присутствием в его составе PbF2, ИК-граница закономерно сдвигается до 15 мкм за счет наличия в составе LuF3. Значение показателя преломления изученного твердого раствора n = 1.6889 на длине волны λ = 0.6328 мкм ниже, чем у кристалла PbF2, за счет введения в состав менее поляризуемых компонентов CdF2 и LuF3. Для трехкомпонентного кристалла наблюдается существенное упрочнение, микротвердость HV = 2.5 ГПа, что превышает значения твердости PbF2 и CdF2 практически на 40%. Электропроводность Pb0.5Cd0.25Lu0.25F2.25 sdc при 500 K составляет 5.5 × 10−5 См/см, что соответствует уровню проводимости твердых растворов M1−xLuxF2+x (M = Ca, Sr, Ba). Изученный многокомпонентный фторидный материал может являться перспективной кристаллической средой для различных фотонных приложений.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. И. Бучинская

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: buchinskayii@gmail.com
Россия, Москва

М. В. Колдаева

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: buchinskayii@gmail.com
Россия, Москва

Н. И. Сорокин

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: buchinskayii@gmail.com
Россия, Москва

А. Г. Куликов

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: buchinskayii@gmail.com
Россия, Москва

Д. Н. Каримов

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: buchinskayii@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Mouchovski J.T., Temelkov K.A., Vuchkov N.K. // Prog. Cryst. Growth Characteriz. Mater. 2011. V. 57. Р. 1. https://doi.org/10.1016/J.PCRYSGROW.2010.09.003
  2. Fedorov P.P., Osiko V.V. // Bulk Crystal Growth of Electronic, Optical and Optoelectronic Materials / Eds. Capper P. Hoboken; NJ; USA: John Wiley Sons, Ltd. 2005. P. 339. https://doi.org/10.1002/9780470012086.ch11
  3. Каримов Д.Н., Комарькова О.Н., Сорокин Н.И. и др. // Кристаллография. 2010. Т. 55. № 3. С. 556. https://doi.org/10.1134/S1063774510030247
  4. Федоров П.П., Бучинская И.И. // Успехи химии. 2012. Т. 81. № 1. С. 1. https://doi.org/10.1070/RC2012v081n01ABEH004207
  5. Bordj S., Satha H., Barros A. et al. // Opt. Mater. 2021. V. 118. P. 111249. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2021.111249
  6. Boubekri H., Fartas R., Diaf M. et al. // Luminescence. 2024. V. 39. № 4. P. e4719. https://doi.org/10.1002/bio.4719
  7. Cheddadi A., Fartas R., Diaf M., Boubekri H. // J. Luminescence. 2024. V. 265. P. 120237. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2023.120237
  8. Tan J., Zhang P., Li Z., Chen Z. // Infrared Phys. Technol. 2024. V. 140. Р. 105391. https://doi.org/10.1016/j.infrared.2024.105391
  9. Wang Y., Jiang C., Zhang P. et al. // J. Luminescence. 2019. V. 212. P. 160. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.04.038
  10. Huang X., Wang Y., Peixiong Z. et al. // J. Alloys Compd. 2019. V. 811. P. 152027. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152027
  11. Кавун В.Я., Слободюк А.В., Гончарук В.К., Лукиянчук Г.Д. // Вестн. ДВО РАН. 2009. № 2. С. 117.
  12. Сорокин Н.И. // ФТТ. 2015. Т. 57. № 7. С. 1325.
  13. Trnovcova V., Fedorov P.P., Ozvoldova M. et al. // J. Optoelectron. Adv. Mater. 2003. V. 5. P. 627.
  14. Бучинская И.И., Федоров П.П. // Кристаллография. 2024. Т. 69. № 2. С. 353. https://doi.org/10.31857/S0023476124020194
  15. Le Bail A. // Powder Diffraction. 2005. V. 20. P. 316. https://doi.org/10.1154/1.2135315
  16. Petříček V., Dušek M., Palatinus L. // Z. Kristallogr. Cryst. Mater. 2014. B. 229. № 5. S. 345. https://doi.org/10.1515/zkri-2014-1737
  17. Senguttuvan N., Aoshima M., Sumiya K., Ishibashil H. // J. Cryst. Growth. 2005. V. 280. P. 462. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2005.03.085
  18. Mott B.W. Micro-Indentation Hardness Testing. London, UK: Butterworths Scientific Publications, 1956.
  19. Oliver W.C., Pharr G.M. // J. Mater. Res. 2004. V. 19. № 1. P. 3.
  20. Anstis G.R., Chantikul Р., Lawn B.R., Marshall D.B. // J. Am. Ceram. Soc. 1981. V. 64. Р. 533.
  21. Ladison J.L., Price J.J., Helfinstine J.D., Rosch W.R. // Proc. SPIE. Optical Microlithography XVIII. 2005. V. 5754. P. 1329.
  22. Chen M., Jiang W., Cheng J., Chu X. // Solid State Phenomena. 2011. V. 175. P. 77.
  23. Akchurin M.Sh., Basiev T.T., Demidenko A.A. et al. // Opt. Mater. 2013. V. 35. № 3. P. 444.
  24. Ляпин А.А. // Спектрально-люминесцентные свойства монокристаллов и керамики CaF2:Tm, CaF2:Ho и их применение в лазерной физике. Дис. … канд. физ.-мат. наук. Саранск: ФГБОУ ВПО Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва, 2014. 142с.
  25. Грязнов М.Ю., Шотин С.В., Чувильдеев В.Н. и др. // Кристаллография. 2012. Т. 57. № 1. С. 151.
  26. Кузнецов С.В. // Синтез монокристаллов и нанопорошков твердых растворов фторидов щелочноземельных и редкоземельных металлов для фотоники. Дис. … канд. хим. наук. М.: МИТХТ, 2007. 206 с.
  27. Каримов Д.Н., Бучинская И.И., Сорокин Н.И. и др. // Кристаллография. 2019. Т. 64. № 5. С. 831. https://doi.org/10.1134/S0023476119050102
  28. Kishan Rao K., Sirdeshmukh D.B. // Bull. Mater. Sci. 1983. V. 5. P. 449.
  29. Buchinskaya I.I., Fedorov P.P., Sobolev B.P. // Proc. SPIE 3178, Solid State Crystals: Growth and Characterization. 1997. V. 3178. P. 59. https://doi.org/10.1117/12.280705
  30. Sobolev B.P. // Crystallography Reports. 2012. V. 57. № 3. Р. 434. https://doi.org/10.1134/S1063774512030194
  31. Buchinskaya I.I., Goryachuk I.O., Sorokin N.I. et al. // Condens. Matter. 2023. V. 8. P. 73. https://doi.org/10.3390/condmat8030073
  32. Krukowska-Fulde В., Niemyski T. // J. Cryst. Growth. 1967. V. 1. № 4. P. 183. https://doi.org/10.1016/0022-0248(67)90051-6
  33. Guo-Hao Ren, Dingzhong Shen, Shaohua Wang, Zhiwen Yin // J. Cryst. Growth. 2002. V. 243. P. 539. http://dx.doi.org/10.1016/S0022-0248(02)01579-8
  34. Guo-Hao Ren, Ding-Zhong Shen, Shao-Hua Wang, Zhi-Wen Yin // Chinese Phys. Lett. 2001. V. 18. № 7. Р. 976. http://dx.doi.org/10.1088/0256-307X/18/7/344
  35. Ren G., Qun D., Li Z., Shen D. // J. Cryst. Growth. 2003. V. 247. № 1–2. Р. 141. http://dx.doi.org/10.1016/s0022-0248(02)01952-8B
  36. Воронкова Е.М., Гречушников Б.Н., Дистлер Г.И., Петров И.П. Оптические материалы для инфракрасной техники: Справочник. М.: Наука, 1965. 336 с.
  37. Kosacki I., Langer J.M. // Phys. Rev. B. 1986. V. 33. P. 5972(R). https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.33.5972
  38. Сорокин Н.И., Каримов Д.Н., Бучинская И.И. // Электрохимия. 2021. Т. 57. № 8. С. 465. https://doi.org/10.31857/S0424857021070136
  39. Kroger F.A., Vink H.J. // Solid State Physics / Eds. Seitz F., Turnbull D. N.Y.: Academic Press, 1956. V. 3. P. 307.
  40. Bonne R.W., Schoonman J. // Solid State Commun. 1976. V. 18. P. 1005.
  41. Сорокин Н.И., Федоров П.П., Соболев Б.П. // Неорган. матер. 1997. Т. 33. № 1. С. 5.
  42. Popov P.A., Sidorov A.A., Kul’chenkov E.A. et al. // Ionics. 2016. V. 23. № 1. P. 223. https://doi.org/10.1007/s11581-016-1802-2
  43. Мурин И.В., Глумов А.В., Глумов О.В. // Электрохимия. 1979. Т. 15. № 8. С. 1119.
  44. Bonne R.W., Schoonman J. // J. Electrochem. Soc. 1977. V. 124. P. 28.
  45. Сорокин Н.И., Федоров П.П., Иванов-Шиц А.К., Соболев Б.П. // ФТТ. 1988. Т. 30. № 5. С. 1537.
  46. Ivanov-Shits A.K., Sorokin N.I., Fedorov P.P., Sobolev B.P. // Solid State Ionics. 1990. V. 37. P. 125.
  47. Ivanov-Shits A.K., Sorokin N.I., Fedorov P.P., Sobolev B.P. // Solid State Ionics. 1989. V. 31. P. 253.
  48. Ivanov-Shits A.K., Sorokin N.I., Fedorov P.P., Sobolev B.P. // Solid State Ionics. 1989. V. 31. P. 269.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Область твердого раствора с конгруэнтным характером плавления (седловинная точка) на концентрационном треугольнике PbF2–CdF2–LuF3 (а). Стрелками схематически показан ход кристаллизационных линий на поверхности ликвидуса. Внешний вид кристаллической були Pb0.5Cd0.25Lu0.25F2.25 и пластины, отполированной для исследований (б).

Скачать (245KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дифрактограмма порошка Pb0.5Cd0.25Lu0.25F2.25.

Скачать (70KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схема кристаллографических направлений относительно исследуемой кристаллической пластины (а). Кривые дифракционного отражения, полученные на рефлексе 422 (б).

Скачать (291KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Конометрические изображения образца в поляризованном свете. Угол между поляроидами изменяется от 0° (а) до 90° (б).

Скачать (468KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Фотография отпечатка индентора при P = 0.5 Н и схематическое изображение измеряемых длин диагоналей d1, d2 и трещин c.

Скачать (239KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимости микротвердости (а) и коэффициента вязкости разрушения (б) от нагрузки на индентор. Треугольные символы – микротвердость по Виккерсу, круглые – измерение методом инструментального индентирования пирамидой Берковича.

Скачать (202KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Спектры пропускания кристаллов Pb0.5Cd0.25Lu0.25F2.25 (1), Pb0.621Сd0.3Sr0.079F2 (2), PbF2 (3), Cd0.9Lu0.1F2.1 (4) и СdF2 (5). Толщина образцов 2 мм.

Скачать (103KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Температурная зависимость ионной проводимости кристалла твердого раствора Pb0.5Cd0.25Lu0.25F2.25: кружки – эксперимент, прямая – аппроксимация экспериментальных данных линейным уравнением (x = 103/T, y = lg (σdcT), R – коэффициент корреляции).

Скачать (78KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025