2.2. Особенности технологии твердотельных материалов квантовых генераторов
Вытекающие из требований к материалам основные качества активных сред (высокая химическая чистота, высокое совершенство кристаллической структуры и равномерность распределения атомов активатора в основе) обусловливают характерные особенности технологии материалов ионных твердотельных ОКГ.
Рассмотрим общую схему технологических процессов.
1. Исходные материалы обычно получаются путем химического выделения исходных компонентов или соединений, очистки продуктов и восстановления или окисления их для сохранения нужной валентности ионов. Иногда для получения материала высокой чистоты используют такие методы очистки, как химический перенос или зонная плавка.
2. Полученные таким образом исходные компоненты или химические соединения не имеют необходимой кристаллической структуры. Поэтому следующим технологическим этапом является выращивание монокристалла с одновременным легированием его примесями (активаторов, сенсибилизаторов, компенсаторов избыточных электрических зарядов в кристалле и т. д.). Иногда введение ионов или перевод ионов в нужную валентность производится в готовом кристалле путем особых операций: отжиг в соответствующей атмосфере (например, восстановительной), диффузия, радиационное облучение, твердофазный электролиз и др.
3. У выращенных кристаллов обычно имеется большое количество механических напряжений, возникающих в процессе роста вследствие осевых и радиальных температурных градиентов. Наличие напряжений приводит к появлению в кристалле различных дефектов. Для снятия напряжений кристаллы подвергаются отжигу с последующим отпуском.
4. Выращенные и отожженные монокристаллы тщательно исследуются. При этом определяются внутренние напряжения, структурные дефекты, степень разориентации, неоднородность коэффициента преломления и распределения активатора и т. д.
5. Активные элементы (кристаллические стержни активного вещества) изготавливаются в основном механическими методами шлифовки и полировки с очень
(кликните для просмотра скана)
(кликните для просмотра скана)
(кликните для просмотра скана)
(кликните для просмотра скана)
высокой степенью точности (до длины волны) особенно это касается плоскопараллельных торцов стержня. 6. Определяются параметры и свойства готового активного элемента. В табл. 2.2 приведены основные материалы твердотельных ОКГ с указанием промышленных методов выращивания кристаллов [32].
