Кристаллы

Интерес к кристаллам CeAlO3 связан с их сегнетоэлектрическими, оптическими, люминесцентными и др. свойствами, возможностью применения в качестве твердых электролитов с ионной проводимостью, датчиков газовых сред, катализаторов и сцинтилляционных детекторов в физике высоких энергий. Данных по свойствам кристаллов крайне мало, поскольку мало работ посвященных получению кристаллов перовскитов редкоземельных элементов.

Большинство данных по структурным, электрическим, парамагнитным, каталитическим и другим свойствам перовскита CeAlO₃ получены на порошках или керамике, спеченной твердофазным синтезом.

Перовскит церия имеет тетрагональную решетку, пространственной группы I4/mcm, a=5,32667, с=7,5824. Для кристаллов CeAlO₃ характерно несколько полиморфных переходов в интервале температур от 273 до 1373К. В кристалле наблюдается следующая последовательность переходов: I4/mcm Imma R c Pm m, что соответствует изменению типа решетки: тетрагональная ромбическая ромбоэдрическая кубическая. В таблице 1 приведены изменения длин связей.

Таблица №1. Изменение длин связей в CeAlO₃.

Данных по оптическим свойствам CeAlO₃ мало. В целом алюминат церия мало изучен. Каких либо сообщений о выращивании объёмных кристаллов и изучению их свойств не найдено.

В данной работе исследовались Кристаллы CeAlO₃ выращенные методами Чохральского и EFG (Edge Defined Film Fed Growth) на установке индукционного нагрева «Оксид» в среде особо чистого Ar. Рост проводили из вольфрамового полусферического тигля диаметром 45мм при скорости вытягивания 1,5-15мм/час и скорости вращения 0-20 об/мин. Восстановительный потенциал среды получали за счет испарения расплава и взаимодействия паров с углеродной теплоизоляцией. В качестве исходного сырья использовали порошки CeO2 и Al2O3 взятые в соотношении, обеспечивающем получение CeAlO3. Исходные порошки перемешивали, прессовали, сушили и спекали в слабо-восстановительной среде Аr+СО при температуре 1650-1800°С в течении 10-60 часов. Восстановительный потенциал среды создавали с целью перевода церия в трехвалентное состояние. В результате твердофазного синтеза получили поликристаллический алюминат церия (рис.1) составом CeAlO₃ перовскитной структуры, пространственной группы I4/mcm, a=5,32667, с=7,5824 (рис. 2, рис. 3).

рис. 1

Фиолет – Се Синий – Al красный – кислород.