Матвіїв Р. Б. Вплив домішок на оптико-електронні параметри діелектричних кристалів групи сульфатів

У роботі синтезовано кристали сульфату (СК) калію з концентрацією домішки іонів міді 1,7 та 3%. Досліджено структуру домішкових кристалів методом X-променевої порошкової дифракції. Встановлено, що цю структуру можна розглядати як результат кратного (два атоми калію на один атом міді) гетеровалентного заміщення. Уперше проведено дослідження дисперсійних залежностей показників заломлення імерсійним методом Обреїмова у спектральному діапазоні 300…700 нм для кристалів сульфату калію із концентрацією домішки 1,7 % та 3%, відповідно для трьох кристалофізичних напрямків. Встановлено, що введення домішки призводить до зменшення абсолютних величин показників заломлення і не змінює характеру їх дисперсії. Досліджено спектральні (300…700 нм) залежності двозаломлення спектроскопічним методом кристалів сульфату калію з домішкою іонів міді у концентраціях 1,7 % та 3 %, відповідно. Досліджено вплив одновісного навантаження та температури на двозаломлення. Встановлено, що введення домішки змінює абсолютні величини двозаломлення. Також встановлено, що одновісні навантаження змінюють величину абсолютних значень двозаломлення. У кристалах СК з домішкою іонів міді виявлено виникнення двох ізотропних точок. Показано, що введення домішок призводить до зміщення ізотропних точок у бік нижчих температур, порівняно із чистим кристалом. Побудовано узагальнені температурно-спектрально-баричні діаграми ізотропного стану домішкових кристалів СК, що може мати практичне значення при використанні даного кристала у якості кристалооптичного датчика. Проведено дослідження термічного розширення, диференціального термічного аналізу та двозаломлення кристалів сульфату калію із домішками іонів міді у температурному діапазоні, що охоплює точку фазового переходу. Показано суттєву зміну величини стрибка під час ФП та зміщення точки ФП у бік нижчих температур. Досліджено величини комбінованих і абсолютних п’єзооптичних коефіцієнтів домішкових кристалів СК. Виявлено їх незначне зменшення порівняно з чистим кристалом, що свідчить про збільшення механічної жорсткості домішкових кристалів. Проведено розрахунки зонно-енергетичної структури кристалів сульфату калію із домішкою міді концентрацією 3% з використанням теорії функціоналу густини. З’ясовано, що у забороненій зоні присутні рівні d-електронів міді які внаслідок дії кристалічного поля знімають їх виродження. Проведено дослідження X-променевих фотоелектронних та X-променевих емісійних спектрів домішкового кристала СК. Показано, що експериментальні результати добре узгоджуються із результатами теоретичних розрахунків зонно-енергетичної структури. Запропоновано використовувати ізоморфний кристал K1.75[NH4]0.25SO4 у якості термочутливого елемента у пристрої для вимірювання температури. Також запропоновано використовувати кристал фторберилату амонію у якості п’єзооптичного елемента у пристрої для вимірювання тиску.