بخشی از مقاله
خلاصه
در این مقاله به رشد بلور هالید قلیایی برمید سدیم خالص با استفاده از روش چکلراسکی پرداخته شده است.در ابندا بلور هالید قلیایی برمید سدیم خالص به روش چکرالسکی رشد داده شده و یونهای فعال کننده لیتیم، نقره و روبیدیم را با درصدهای مختلف 0.4 ، 0.7 و 1 تعیین کرده و به این بلور میافزاییم. سرعت رشد بلورها 3 تا 5 میلیمتر بر ساعت تعیین شده است. سپس خوردگی شیمیایی با استفاده از اسید استیک رقیق شده بر روی نمونهها اتفاق میافتد.
شمارش حک حفرهها و محاسبه دانسیته نابجاییها از طریق میکروسکوپ نوری انجام شده است. دانسیته نابجایی بلورهای رشد داده شده از مرتبه105 cm-2 میباشد در نتیجه با استفاده از این تحقیق میتوان گفت کیفیت بلورهای رشد داده شده برای قطعات اپتیکی بسیار مناسب است.
کلمات کلیدی:رشد بلور، روش چکرالسکی، هالید قلیایی.
مقدمه
بلورهای هالید قلیایی کاربردهای زیادی بعنوان پنجره اپتیکی، آشکارسازی و دزیمتری دارد. این بلورها را میتوان به روش رشد از مذاب رشد داد. روش مرسوم و سریع برای رشد این دسته از بلورها عبارت است از روش رشد از مذاب و روش چکرالسکی. وقتی از واژه سریع در اینجا استفاده میکنیم، منظور رشد بلور از مذاب در مقایسه با روش بریجمن میباشد. برای کاربردهای خاص میبایستی کیفیت بلور به نحوی باشد که کمترین نقص شبکه در آن وجود داشته باشد. در غیر این صورت از بلور رشد داده شده نمیتوان انتظار خروجی و عملکرد مناسب را داشته باشیم.
به منظور بررسی وضعیت و کیفیت بلور، شمارش حک حفرهها به روش سونش شیمیایی برای بلور برمید سدیم خالص و نیز همراه با مواد افزودنی روبیدیم، نقره و لیتیم انجام و نشان داده شده است که کیفیت بلور با توجه به استاندارد تعداد حک حفرهها در بلورها، این بلورها با توجه به سرعت رشد آنها، از کیفیت مناسب اپتیکی برخوردار هستند.برای بلورهایی که مصارف اپتیکی دارند باید دانسیته - چگالی نابجایی - بین 104-106 cm-2 باشد. با توجه به اختلاف اندازه شعاع اتمی حاصل از dope کردن ناخالصی ها، نوعی بی نظمی در ترکیب بلور ایجاد شده که باعث افزایش چگالی نابجایی در بلور میگردد.
روش آزمایش
به منظور رشد بلور هالید قلیایی برمید سدیم از تکنیک رشد از مذاب و روش چکرالسکی استفاده کردهایم. با توجه به دمای ذوب این ماده که عبارت است از 746 درجه سانتیگراد، از کوره المنتی با دمای کار 1100 درجه سانتیگراد ساخته شده در آزمایشگاه استفاده کردیم. بوته انتخاب شده برای رشد از جنس آلومینا بوده است. به میزان 130 گرم از ماده اولیه برمید سدیم تهیه شده از شرکت مرک Merck را در داخل این بوته میریزیم.
ابعاد و مشخصه این بوته عبارت است از قطر دهانه 11 سانتیمتر و عمق بوته 6 cm بوده است. پس از قرار دادن بوته در داخل کوره استوانهای، از طریق سیستم کنترل کننده دمایی PID دمای کوره را با نرخ حرارتی 10 درجه بر ساعت بر روی 800 درجه تنظیم میکنیم. پس از مشاهده ذوب کامل ماده داخل بوته، نطفه اولیه انتخاب شده از جنس کلرید سدیم با دسته صفحه 100 را از طریق سیستم کشنده به سطح مذاب تماس میدهیم.
نطفه اولیه از طریق سیستم آبگرد خنک سازی میشود. در صورتی که تماس نطفه با سطح مذاب برقرار شد، نطفه را از طریق سیستم کشنده با سرعت 3 میلیمتر بر ساعت به سمت بالا میکشیم. در صورتی که مذاب از نطفه جدا نشد، عمل گردنی کردن بلور را با دقت انجام داده و با کاهش دما سعی میکنیم تا بلور شانه پیدا کرده و سطح آن پهن شود. با توجه به این که رشد این بلور صرفا جهت تحقیقات میباشد، قطر بلور را به اندازه 4 تا 5 سانتیمتر رشد میدهیم.
ارتفاع بلور را نیز به اندازه کل ماده داخل بوته در نظر میگیریم و سعی میکنیم تا 80 درصد مذاب داخل بوته را تبدیل به بلور کنیم. پارامترهای شبکه مربوط به NaBr برابر است با 5.97 A0 و شبکه براوه آنها fcc است. پس از رشد بلور خالص هالید قلیایی برمید سدیم، از درصدهای مختلف روبیدیم، نقره و لیتیم به میزان مشخص شده به ماده اصلی اضافه کرده و رشد میدهیم.
نمایی از بلورهای رشد داده شده پس از رشد بلورها، آنها را برش داده و قطعاتی با سطوح تازه از بلور با اسید استیک رقیق شستشو داده شدند تا نقصهای بلوری بسیار ریز با کمک آن بزرگ تر شده قابل رؤیت شوند. لازم به ذکر است که محلول بکار رفته در محل نقص ها سریع تر از سایر قسمتهای بلور عمل میکند و به این جهت است که سونش باعث بزرگتر شدن محل نقصها میشود. پس از شستشو با محلول سونش، بلورها به دقت با محلول استون شسته شده، با دمش هوای گرم خشک میشوند.
پس از این کار بلور آماده قرارگیری در زیر میکروسکوپ است. با بررسی بلورهای اسید شویی شده با زمانهای مختلف در زیر میکروسکوپ میتوان بهترین زمان سونش را بدست آورد. بلورهای آماده شده در زیر میکروسکوپ با بزرگ نمایی 100 برابر مورد مطالعه قرار میگیرند. از قسمتهای جالب و مفید سطوح سونش شده بلور به جهت بررسیهای دقیق تر عکس گرفته میشود در تمام این تصاویر هرمهای نوک تیزی دیده میشوند که مربوط به نابجاییها میباشند. با شمارش تعداد نقصها در چند عکس و سپس برایند گیری از آنها میتوان چگالی سطحی نا بجاییها را بدست آورد.
