Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2018,  том 15,  №1, 11-15

 

К.Е. Коржнева1,2, Л.И. Исаенко 1,2, Елисеев А. П.1,2, Молокеев М.С.3,4

Экспериментальное исследование процессов кристаллизации K2Ba(NO3)4 из раствор-расплава

1Новосибирский государственный университет, ул. Пирогова, 2, 630090, Новосибирск, Россия
2Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, пр. Академика Коптюга, 3, 630090, Новосибирск, Россия
3Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН, ул. Академгородок, 50, стр. 38, Красноярск, 660036, Россия
4Дальневосточный государственный университет путей сообщения, ул. Серышева, 47, 680021, Хабаровск, Россия
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

С развитием технологий неуклонно возрастает потребность в высокоэффективных функциональных материалах. Поэтому все более важной и актуальной становится задача разработки принципов и алгоритмов поиска этих материалов. В настоящее время системы двойных нитратов привлекают внимание исследователей тем, что в этой группе существуют двойные соединения с нецентросимметричной структурой, которые рассматриваются как перспективные нелинейные материалы для коротковолнового диапазона. В результате проведенных ранее исследований из водных растворов были получены кристаллы K2Ba(NO3)4. Было выявлено, что K2Ba(NO3)4 при температуре 197,3 оС разлагается на KNO3 и Ba(NO3)2. Из-за большого количества дефектов (дендриты, зарастание основными гранями роста) оптическое качество этих кристаллов оказалось невысоким. Что обусловило необходимость поиска новых методик выращивания, обеспечивающих получение качественных оптически прозрачных кристаллов. Поэтому нами исследовались процессы кристаллизации K2Ba(NO3)4 из раствор-расплава. Подобран растворитель состава LiNO3-CsNO3-KNO3 с температурой эвтектик ниже температуры разложения двойного соединения. Выращены прозрачные кристаллы K2Ba(NO3)4 размером до 0,7 мм, определена их структура, показано отсутствие у них центра симметрии. На данных кристаллах были сняты спектры оптического пропускания. Исследование двух спектров данного соединения выращенного разными методами показало, что кристаллы, полученные из водных растворов, прозрачен от 0,25 мкм до 2,2 мкм, при этом наблюдается пик поглощения с максимум 0,3 мкм. Кристаллы, выращенные методом из раствор-расплава, прозрачны от 0,3 мкм до 2,2 мкм. Ширина запрещенной зоны составляет около 5 эВ.

Ключевые слова: рост из раствор-расплава, двойные соединения, нецентросимметричные кристаллы K2Ba(NO3)4, рентгенофазовый и термический анализы, оптическое пропускание.

УДК 548.52

DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2018.01.001


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 15, No.1 (2018) 11-15

 

K.E. Korzhneva1,2, L.I. Isaenko1,2, A.P. Yelisseyev1,2, M.S. Molokeev3,4

Experimental study of K2Ba(NO3)4 crystallization processes from solution-melt

1Novosibirsk State University, Pirogova Str., 2, Novosibirsk, 630090, Russia
2The V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy SB RAS, Akademika Koptyuga Pr., 3, Novosibirsk, 630090, Russia
3Kirensky Institute of Physics SB RAS, Akademgorodok Str., 50, bil. 38, Krasnoyarsk, 660036, Russia
4Far Eastern State Transport University, Serysheva Str., 47, Khabarovsk, 680021, Russia

With the development of technology, the need for highly efficient functional materials is steadily increasing. Therefore, the developing of principles and algorithms for these materials' search becomes more and more important and actual. Currently systems of double nitrates attract researchers attention due to the double compounds with a noncentrosymmetric structure which are considered as promising nonlinear materials for the short-wave range. As a result of previous studies K2Ba(NO3)4 crystals were obtained from aqueous solutions. It was found that K2Ba(NO3)4 decomposes on KNO3 and Ba(NO3)2 at the temperature of 197.3 oC. Due to the large amount of defects (dendrites, overgrowing by the main growth facets), the optical quality of these crystals was not high. This necessitated the search for new growth techniques that provide the production of high-quality optically transparent crystals. Therefore, we investigated the processes of crystallization of K2Ba(NO3)4 from a solution-melt. A solvent of the LiNO3-CsNO3-KNO3 composition with a eutectic temperature below the decomposition temperature of the double compound was chosen. Transparent crystals of K2Ba(NO3)4 up to 0.7 mm in  size were grown, their structure was determined, and the absence of center of symmetry was shown. The optical transmission spectra were investigated on these crystals. The study of two spectra of this compound grown by different methods showed that crystals obtained from aqueous solutions are transparent from 0.25 μm to 2.2 μm, with an absorption peak with a maximum of 0.3 μm. Crystals grown by the solution-melt method are transparent from 0.3 μm to 2.2 μm. The width of the band gap is about 5 eV.

Keywords: growth from solution-melt, double compounds, noncentrosymmetrical crystals K2Ba(NO3)4, X-ray diffraction and thermal analysis, optical transmittance.