Механическое двойникование кристаллов ниобата лития

Термоупругие напряжения, возникающие в кристаллах ниобата лития при охлаждении или при резком отрыве кристалла от расплава,

Рис. 9.17. Двойники в ниобате лития на грани призмы (2110). Видно образование трещин при пересечении двойников

могут приводить к двойникованию. При ориентировке оси роста кристалла вдоль [0001] наблюдалось двойникование [35] по плоскости пирамиды составляющей с плоскостью (0001) угол 57°. Двойникование по плоскостям наблюдалось [36] при деформации сжатием полидоменных образцов Деформация ниобата лития одноосным сжатием [37,38] приводит к двойникованию при температурах 400 - 1000 °С. После деформации при 1000 °С видны два семейства двойниковых прослоек (рис. 9.17). Плоскостями двойникования при температурах, больших 800 °С, были плоскости с направлениями двойникования При понижении температуры деформации ширина двойниковых прослоек системы уменьшается и они локализуются в областях перенапряжений, преимущественно у ребер образцов, но появляется новая система двойниковых прослоек. Элементы двойникования этих двух систем приведены в табл. 9.4. Как следует из таблицы, эти две системы оказываются сопряженными.

Атомную перестройку, происходящую при двойниковании в кристаллах [37, 38], можно рассмотреть, взяв за основу механизм двойникования в гексагональных плотноупакованных металлах. Основанием для такого подхода является то, что расположение ионов

Таблица 9.4. Элементы двойникования в кристаллах ниобата лития [38]

кислорода в кристаллах близко к гексагональной плотнейшей упаковке. Сравнение элементов двойникования и циркония показало их сходство, что, в частности, объясняется близостью отношений для циркония и ниобата лития Смещение кислородных слоев, определенное с использованием относительного сдвига для системы двойникования ниобата лития, совпадает с вектором Бюргерса частичной (зональной) дислокации в кристаллах циркония, равным

0,071 нм. Это дает основание полагать, что определяющую роль при двойниковании ниобата лития играют смещения ионов кислорода. Смещения атомов в проекции на плоскость сдвига показаны на рис. 9.18. Атомы каждого третьего кислородного слоя (10 1 2), считая от плоскости двойникования, смещаются в направлении сдвига на расстояние, кратное 0,071 нм. Атомы первого и второго

Рис. 9.18. Перетасовка ионов при двойникованин в ииобате лития по системе Проекция структуры на плоскость ниже пунктирной линии стрелками показаны смещения атомов при двойникованин по плоскости (1014); индексы со штрихами относятся к системе координат двойника; нумерация слоев (1 - 9) дана в направлении нормали к плоскости чертежа: - атомы кислорода; 2,7 - атомы лития; 3,8- атомы ниобия

кислородных слоев смещаются в направлениях [1011] и [101 1] соответственно, а затем тасуются в направлениях и [1 2 10]. Смещения в катионной подрешетке приспосабливаются к смещениям анионной подрешетки так, чтобы сохранялся мотив заполнения пустот анионной подрешетки, характерный для ниобата лития. При этом оказывается, что для сегнетофазы направления проекций векторов спонтанной поляризации в соседних сдвойникованных областях становятся антипараллельны. Описанные превращения структуры можно рассматривать как поворот элементарной ячейки на 180 град относительно направления сдвига и одновременное изменение вектора поляризации. Это проявляется в различных скоростях травления матрицы и двойника. Таким образом, двойники одновременно являются доменами, направление поляризации в которых не антипараллельно, а повернуто на 114 град относительно направления спонтанной поляризации в исходном кристалле.

Важным обстоятельством является то, что при пересечении двойников с плоскостями двойникования (10 1 2) и (1 102) суммарный сдвиг имеет величину 0,128 [0 1 12]. Направление этого вектора и линия пересечения плоскостей двойникования определяют новую плоскость скольжения (или двойникования) . Но в такой системе невозможно двойникование, а скольжение затруднено, поэтому сдвиги, возникающие при пересечении двух двойников, приводят к растрескиванию (рис. 9.17), т.е. образование двойников при выращивании кристаллов может являться причиной их растрескивания.