مقاله رشد و بررسی ساختاری تک بلورهای KTiOPO4

بخشی از مقاله

چکیده
تک بلور KTP به روش هسته سازي خود به خودي از دو فلاکس متفاوت رشد داده شدند. آنالیزهاي ایکس آر دي و طیف سنجی فرو سرخ تبدیل فوریه بر روي بلورها انجام گرفت و کیفیت بلورهاي رشد یافته مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت.

مقدمه

پتاسیم تیتانیل فسفات با فرمول شیمیایی KTiOPO4 که به اختصار بهKTP شناخته میشود، یک بلور نوري غیر خطی است که به خاطر داشتن ضریب نوري غیرخطی بالا، ناحیه وسیععبوردهی، پایداري حرارتی بالا، آستانه آسیب نوري بالا به طور گسترده اي در صنایع الکترواپتیکی مورد استفاده قرار می گیرد .[1] بلور KTP براي اولین بار در سال 1890 توسط اورارد با استفاده ازفلاکسهاي اورتوفسفات و پیروفسفات مذاب سنتز گردید .[2] یاخته واحدشامل 8 KTP سلول واحد میباشد. ساختارارتورمبیک بلور KTP به گروه فضاییتعلقPna21دارد - - a b c,       90oو ثابتهاي شبکه آنc = 6/ 404 Å , b=10/616 Å, a= 12/814 Å میباشد.[3]در هر یاخته یکه، 64 اتم در شبکه بلور KTP وجود دارد. این گروه 64 تایی اتمها به 4 زیرگروه 16 تایی تقسیم میشوند. درهر زیرگروه، دو جایگاه غیر همارز براي پتاسیم، دو جایگاه غیر همارز براي تیتانیم، دو جایگاه غیر همارز براي فسفر و ده جایگاه غیر همارز براي اکسیژن وجود دارد.

دوتا از جایگاههاي اکسیژنیک پل یونی در بین یونهاي تیتانیم تشکیل میدهد. در حالیکه 8 جایگاه دیگر در گروههاي PO4 قرار دارند و یک یون Ti را به یون P متصل میکنند. پیوندهاي کوتاه و طولبلند Ti-O در زنجیره ایجاد میشوند که به دلیل قطبش جهتی بزرگ میباشد.درقلههاي - 2/8 ʽm - 3550  cm-1  ناشی از حضورموادOH  درمی باشد. بسامد هاي ارتعاشی عاملی براي گروههاي مولکولی درKTP در طول موجهاي بزرگتر از - 1250 cm-1 - 0/8 ʽm اتفاق میافتد. بنابراین این جذبها باید پیوندهاي ترکیبی یا فرعی باشند. پیوندهاي فرعی مخلوطی از ارتعاشهاي بنیادي هستند. هر دو پدیدهها نتیجه غیر هارمونیک بودن نوسانها میباشد.[5]در این پژوهش آزمایش پراش پرتو ایکس و طیف سنجی فرو سرخ تبدیل فوریه بر روي بلورهاي رشد یافته به روش هسته سازي خودبخودي از دو فلاکس K6 و KPb2 - PO3 - 5.2K2O انجام شد و نتایج مورد بررسی قرار گرفت.

انجام آزمایشات رشد

جهت فرایند سنتز، ابتدا مواد اولیه را که شامل پودرهاي K2HPO4 ,KH2PO4 ,TiO2 میباشند با نسبت هاي 3:2:1مخلوط کرده و داخل بوته پلاتینی 75 ml می ریزیم. براي یکنواختی بیشتر و جلوگیري از هسته سازي خود بخودي به اندازه 0/002%mol از فلاکس، MoO3 به مواد اولیه اضافه شد ودر یک کوره از پیش گرم شده - براي جلوگیري از کف کردنمحلول در طول فرآیند ذوب - درهیمدماي 1000oc قرار می گیرید.براي کامل شدن فرایند سنتز، محلولاین به مدت 16 ساعت دردما نگه داشته می شود. پس از تکمیل فرایند سنتز، KTiOPO4وK6P4O13 در بوته تشکیل می گردد.حجم ماده اولیه پس از سنتز به نصف مقدار اولیه کاهش مییابد.به منظور سنتز فلاکس KPb2 - PO3 - 5.2K2O براي سنتز KH2PO4,TiO2و PbCO3را به ترتیب وزن کرده و در بوته ریخته و درکوره در دماي 1150℃ به مدت 18 ساعت براي ترکیب و همگنی مناسب قرار داده شد. جزئیات کامل فرآیند رشد به تفصیل گزارششده است6]و.[7

بررسی ساختاري تک بلورها

براي این منظور قطعه اي از بلورKTP خالص در هاون تمیز سائیده و به شکل پودر درآورده شد. الگوي پراش پرتو ایکس براي KTP به وسیله دستگاه تفرق سنج Bruker D8 اندازهگیري شد.جهت این فرآیند در این دستگاه طول موج - Cu K α - 1/54 œAمورد استفاده قرار گرفت.