ЗАТРАВОЧНЫЕ КРИСТАЛЛЫ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ
Затравкой называется любой обломок кристалла или целый кристалл, который предназначен для разращивания его до более крупных размеров. Не следует путать затравку с зародышем — самопроизвольно возникшим или случайно попавшим в раствор центром кристаллизации.
Максимальная величина затравки совершенно неопределима, и, в принципе, любой формы и величины кристалл может рассматриваться как затравка по отношению к получаемому более крупному кристаллу. Минимальная величина затравки зависит от удобства ее монтажа и особенностей постановки опыта. Основные требования к затравке заключаются в следующем:
1) она должна быть монокристальной, без трещин и границ блоков;
2) должна по возможности не содержать включений;
3) не должна иметь острых краев;
4) должна быть по возможности выращена при тех же условиях, при которых предполагается ее разращивание;
5) затравку обычно предпочтительнее брать минимального размера.
Первое требование диктуется тем, что исходный сросток или исходный блочный кристалл при дальнейшем разрастании таковым и останется. Более того, качество кристалла (или качество отдельных кристаллов, если говорить о сростке) будет ухудшаться, так как наличие границ раздела между соседними индивидами при дальнейшем росте благодаря кристаллизационному давлению приводит к возникновению больших напряжений, появлению трещин и включений в кристаллах. В некоторых случаях «воспитывают» затравку, т. е. проводят многократные кристаллизации с целью получения удовлетворительных результатов. При этом иногда приходится начинать со сростка нескольких кристаллов. Его разращивают, выбирают лучшие участки кристаллов, снова разращивают— и так до получения достаточно совершенного монокристального блока, пригодного в качестве затравки.
Второе требование не так категорично, но в целом ряде случаев наличие включений маточного раствора внутри затравки обусловливает при дальнейшем ее разращивании пониженную однородность выращенного кристалла. Как упоминалось в гл. 1, от включений обычно тянутся пучки дислокаций, которые переходят в растущий кристалл.
Третье требование следует выполнять в случае применения методов выращивания, в которых существует опасность запаразичивания. При постановке опыта во время пребывания затравки еще в недосыщенном растворе от затравки в результате растворения
отрываются кусочки, которые могут дать начало паразитическим кристаллам.
Четвертое требование обосновано в § 3.10.
Пятое требование вызвано тем, что при регенерации затравки почти неизбежно возникают включения раствора, образующие так называемый фантом вокруг затравки (§ 3.10). Поэтому чем больше затравка, тем больше объем «плохого» материала внутри кристалла. Удобнее применять затравки размером не более 3—5 мм. Из крупных кристаллов их в ряде случаев получают простым выкалыванием, однако при этом в осколках возникают напряжения, дислокации и трещины. Поэтому для получения однородных затравок требуется выкалывать сравнительно крупные куски, которые затем растворяются до указанного размера. Растворение (а не обтачивание!) одновременно со снятием напряжений ликвидирует поверхностные микроскопические трещины и иные дефекты.
Кристаллизацию с целью получения затравок обычно ведут при испарении растворителя. Постановка опыта для получения затравок отличается от выращивания крупных монокристаллов только тем, что в раствор не помещается затравка (за ее отсутствием) и раствор не предохраняют от возникновения зародышей, а, наоборот, стараются вызвать их образование. Поэтому раствор не прикрывают после приготовления, с тем чтобы попавшая в кристаллизатор из воздуха пыль заразила раствор. В этом случае в кристаллизаторе вырастут мелкие кристаллы, которые обычно можно использовать в качестве затравок. Если же возникла корка кристаллов, т. е. зарождение было слишком бурным, следует, по возможности не сдвигая лежащие на дне кристаллы, перелить раствор в другой подогретый кристаллизатор и прикрыть его. В этом случае обычно на следующий день выпадают одиночные кристаллы.
Если затравочные кристаллы имеют форму игл или пластинок и не удалось по тем или иным причинам изменить их форму на изометрическую указанными в § 3.10 способами, можно получить удовлетворительные результаты, последовательно разращивая затравочный кристалл. Для этого из числа имеющихся кристаллов отбирают наиболее однородные и крупные. Одним из описанных способов они разращиваются до возможно более крупных размеров. После этого опять из числа лучших и наиболее крупных отбирается несколько кристаллов, которые опять используются как затравки для следующего этапа разращивания. Разумеется, при этом нет нужды разращивать целые кристаллы. Для этого из них вырезают самые совершенные и большие участки в виде пластин, перпендикулярных к удлинению или уплощению кристалла. Этот прием трудоемок и длителен, но часто бывает незаменим и вполне, надежен. Таким путем в динамическом режиме роста, т. е. с применением скоростных методик выращивания, получают кристаллы дигидрофосфата аммония размером, достигающим первых десятков сантиметров. Аналогичным образом получают кристаллы винной
кислоты или гуанидиналюминийсульфата с толщиной в направлении минимальной скорости роста 10 мм и более.
Метод получения утолщенных кристаллов путем разращивания сростков (друз) описал А. А. Штернберг [1961].
Подготовленную затравку берут либо пальцами с надетыми на них напальчниками, либо фильтровальной бумагой, либо пинцетом с надетыми на него резиновыми трубками.
Дата добавления: 2016-09-20; просмотров: 3734;