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掺碳钛宝石晶体定向开裂的机理研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2012.11.26
  • 页码:-
  • 分类:O431[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]上海大学电子信息材料系,上海200072, [2]中国科学院上海硅酸盐研究所,上海201800
  • 相关基金:上海市科学技术委员会(批准号:10ZR1434200)和国家自然科学基金(批准号:61177037)资助的课题.
  • 相关项目:掺碳热释光和光释光计量学晶体的制备及碳作用机理研究
作者: 邹宇琦|
中文摘要:

采用下降法生长技术,沿a向[1120]生长的掺碳钛宝石晶体,在切割等加工过程中掺碳钛宝石晶体经常发生定向开裂的现象.本文对掺碳钛宝石晶体的定向开裂特征和机理进行了分析与研究,发现定向裂纹是在基质氧化铝晶格的(1100)面上发源,并且沿着f00011晶向即c轴方向扩展.采用晶体结构可视化软件(Crystalmaker)模拟得出,基质氧化铝晶格原子在(1100)面上的原子排列最为稀疏,并且在(1100)晶面上,垂直[0001]晶向相邻原子间距最大,在应力作用下晶格(1100)[0001]系统的开裂强度最低.采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和电子探针等仪器和手段,发现在开裂的掺碳钛宝石晶体中沉积了不规则的碳包裹物,降温过程中包裹物的热膨胀失配引起巨大的内应力,使得裂纹在晶体最薄弱的系统(1100)[0001]面上发源并扩展,导致晶体的宏观定向开裂.该研究对优质钛宝石晶体的生长具有重要的理论和现实意义.

英文摘要:

Directional cracking in Ti,C:sapphire crystals grown along [11 - 20] by Vertical Bridgman method often occurs in the cutting and processing process. In this work, we discuss the characteristic and mechanism of directional cracking of Ti,C:sapphire, and find that directional cracking originates from (-1100) lattice plane and spreads along [0001] orientation. Through the Crystalmaker Simulation software, we find that atomic arrangement on (-1100) lattice plane is the most sparse and adjacent atomic spacing is the largest along vertical [0001] direction, so in the system (-1100) [0001] of lattice has a minimum cracking strength, Irregular carbon inclusions in the cracked Ti,C:sapphire are observed with optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), and X-ray diffractometry. These inclusions cause great internal stress in the cooling process due to thermal expansion mismatch and cracking originating from and spreading in the weak system (1100) [0001] of lattice. As a consequence, macroscopic directional cracking is observed in the Ti,C:sapphire. The study has important theoretical and practical significance for growing high-quality Ti,C:sapphire crystal.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876