Тезисы научной конференции
ЛОМОНОСОВСКИЕ ЧТЕНИЯ,

апрель 2007 года
СЕКЦИЯ ГЕОЛОГИИ

содержание

ФАЗОВЫЕ СООТНОШЕНИЯ ПРИ РАСТВОР-РАСПЛАВНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ИТТЕРБИЙ-АЛЮМИНИЕВОГО И ТУЛИЙ-АЛЮМИНИЕВОГО БОРАТОВ

Л.В. Некрасова, Н.И. Леонюк

Монокристаллы RAl₃(BO₃)₄ (R = Y, Pr-Lu) хорошо известны своими нелинейно-оптическими, лазерными и активно-нелинейными свойствами. Возможность широкого изоморфизма позволяет модифицировать состав кристаллов в пределах пространственной группы R32, которой и обусловлены их функциональные свойства [1,2]. В последние годы пристальное внимание сконцентрировано на твердых растворах YAl₃(BO₃)₄-RAl₃(BO₃)₄ (где R-редкоземельный элемент), особенно на кристаллах (Yb,Y)Al₃(BO₃)₄ (YbAB) ? материалe для твердофазных лазеров с привлекательными оптическими и тепловыми характеристиками, возможностью самоудвоения частоты в зеленой области спектра [3,4]. Условия кристаллизации YAl бората (YAB) - одного из крайних членов твердых растворов YAl₃(BO₃)₄-YbAl₃(BO₃)₄ хорошо изучены [5]. Задачей представляемой работы было определение монофазной области кристаллизации YbAl бората в системе YbAl₃(BO₃)₄?K₂Mo₃O₁₀?B₂O₃?Yb₂O₃, изучение температурной зависимости растворимости от состава растворителя в пределах его монофазной кристаллизации и сравнение полученных результатов с данными по ранее изученным YAl, NdAl, GdAl, и ErAl боратам [6-8].

Кроме того, в настоящее время малоизученными остаются твердые растворы состава (Tm,Y)Al₃(BO₃)₄. Для определения особенностей сред кристаллизации TmAl₃(BO₃)₄, в данный момент проводятся исследования по изучению фазовых соотношений в системе TmAl₃(BO₃)₄?K₂Mo₃O₁₀?B₂O₃?Tm₂O₃.

Рис.1. Фазовые соотношения в системе Yb₂O₃-Al₂O₃-B₂O₃-K₂Mo₃O₁₀ в диапазоне 1100-1000^оС (сечение для 15 вес.% YbAB): - YbAl₃(BO₃)₄; - застеклованный расплав; - YbBO₃; - частичное плавление шихты;  - расслаивание расплава; - частичное плавление + YbAl₃(BO₃)₄.

Анализ особенностей кристаллизации YAB и YbAB показал, что области монофазного роста в первом случае при 17%-ной (вес.%) его концентрации и для 15 вес.% - во втором, достаточно узкие и ограничиваются содержанием R₂O₃ в растворителе не более 10 мол.%. Получать кристаллы и того и другого бората можно только в более низкотемпературных условиях, поскольку увеличение их содержания до 20 вес.% ведет к образованию побочных фаз в интервале 1150?900^оC, т.е. фактически к выклиниванию  области их монофазного роста.

Особенность YbAB по отношению к другим боратам этого типа выражается в резком повышении его температурного коэффициента растворимости при концентрации выше 10 мол.% в идентичных (по соотношению компонентов) системах (рис.2).

Исследование температурной зависимости растворимости YbAB для различных его седержаний в расплавах двух составов - (I) 55 мол.% K₂Mo₃O₁₀, 45 мол.% B₂O₃ и (II) 55 мол.% K₂Mo₃O₁₀, 40 мол.% B₂O₃, 5 мол.% Yb₂O₃ - может быть основой для получения монокристаллов YbAl бората и его твердых растворов в сравнительно низкотемпературной области.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты 05-05-08021 и 07-05-00680).

Литература

• 1. Ballman A.A. // J. Am. Mineral. 1962. V.47. N 11-12. P. 1380-1383.
• 2. Рез И.C. // М.: ИОНХ АН СССР. 1969. С. 390-395.
• 3. Jiang H., Li J., Wang J. et al. // J. Cryst. Growth. 2001. V. 233. Р. 248-252.
• 4. Leonyuk N.I. et al. // Abstr. of 4th Intern. Symp. on Laser, Scintill. and NLO Materials, Prague, Czech Rep., June 26-30, 2006, 11.
• 5. Leonyuk N.I., Leonyuk L.I. // Prog. Cryst. Growth and Charact. 1995. V. 31. P. 179.
• 6. Тимченко T. И., Леонюк Н. И., Пашкова А. В. и др. // ДАН СССР. 1979. Т. 246. N 3. С. 613-615.
• 7. Тимченко Т. И., Пашкова А. В., Азизов А. В., Трошин А. Ю. // ДАН СССР. 1981. Т. 258. N 1. С. 106-109.
• 8. Тимченко Т.И., Азизов А.В., Пашкова А.В. // Изв. АН СССР. Сер. неорган. материалы. 1984. Т. 20. N 10. С. 1708-1710.