融液の一方向凝固によるビスマスシリケ-ト系機能性結晶體の作成
저자
발행사항
京都 : 京都大學, 1984
학위논문사항
Thesis (doctoral)-- Kyo^to Daigaku : 化學 1984
발행연도
1984
작성언어
일본어
발행국(도시)
일본
형태사항
107 p. : ill. ; 26 cm.
일반주기명
Includes bibliographical references.
소장기관
본 연구는 온도 기울기(temperature-gradient)가 있는 전기로중에서 융액을 일방 향으로 고화시키는 방법(unidirectional solidification of melt)에 의하여 산화물 다 결정체 및 단결정을 육성시키는 기초적 조건을 확립하고, 생성된 결정의 전기적, 광학 적 특성을조사하기 위하여 이루어졌다. 육성 대상 결정으로는 전기 광학 재료(electro ptic mateial)로서 광센서 및 광메모리로 응용 가능한 Bi���iO���BSO로 약칭) 및 Bi���eO���BGO로 약칭)를 선택하였고 또한 BSO와 다른 결정으로 이루어지는 복합 결정체에 대하여도 연구하였다. 결정의 육성은 결정조성의 산화문 Batch를 백금도가니 에넣고 이를 상하 방향에 온도 기울기(상부가 높고 하부가 낮음)가 있는 전기로에서 용융시킨뒤, 온도기울기를 유지한채 전기로의 온도를 서서히 내려줌으로써 이루어 진 다. 육성된 결정에 대하여는 미세구조를 조사하고, 광투과율, 광전동성(photoconduct ivity), 선광성(opticalactivity), 전기광학효과(electro optic effect)등의 전기, 광 학적기초 물성을 측정하였다. 결정육성 연구 결과 BSO,BGO 어느 결정의 경우에나 도가 니밑부분에서 형성된 다수의 미세결정이 윗쪽으로 성장하여 결과적으로 다수의 주상결 정(columnar crystal)으로 이루어진 다결정체가 형성됨을 확인하였다. 또한 이중도가 니(double crucible)를 이용하여 결정을 육성시키면 주상 결정중에서 하나의 결정만 성장을 계속하여 단결정이 형성되었다. 육성된 결정의 미세구조는 육성조건의 영향을 받으며 온도 기울기가 작을수록, 또 고화속도(=cooling rate)가 빠를수록 결정중에 pore,void, inclusion등의 성장 결함이 존재하였다. 본 연구에서 결정된 최적 육성조 건은온도기울기 115C/cm, 과화속도 0. 04cm/h이었고, 이 조건에서 육성된 결정은 상기 한 성장결함이 전혀없고 투광성이 좋은 다결정체 또는 단결정이 였다. BSO-(Bi���� �� ���Nb������ ��┛窩�공정 (eutectic)조성의 융액을 같은 방법으로 일방향 고 화 시키면 BSO와δ-(Bi������ ���Nb������ ��╂�두 종류의 결정으로 이루어지 는 복합다결정체가 얻어졌다. 즉 BSO 결정의 matrix중에 δ-(Bi������ ���Nb����)섬유상결정(fibrous crystal)이 규칙적으로 배열된 규칙 공정구조(regular eutectic structure)의 고화물을 제조 할 수 있었다. 이러한 구조의 복합다결정체는 온도기울기 100℃/㎝고화속도 0. 05~1cm/h 인 존건에서 얻어지나, 섬유상결정의 직경(d,μm)과 섬 유상결정간의 거리 (λ,μm)는 고화속도(R,cm/h)에 의하여 변화하였고, 이들 간에는 d=0. 9R�� ,λ=2. 2R��의 관계가 성립하였다. 육성된 결정의 물성은 미세구조의 영향 을 받으며 결정중에 성장결함이 존재할 경우 광투과율의 저하로 인하여 전기, 광학적 특성이 떨어졌다. 최적 조건에서 성장되어 성장결함이 없을때에는 BSO, BGO 단결정의 경우 Czochralski법에 의하여 육성된 양질의 단결정과 동등한 광투과율, 비선광도, 광 전도성전기광학효과를 나타냈으며 BSO, BGO 다결정체의 경우에도 비선광도, 광전도성 에 있어서는 같은 값을 보였다. 단, 다결정체의 경우에는 각 주상결정의 결정학적 방 향이 각각 다르기 때문에 주상결정에 따라 전기광학계수가 달라짐을 알았다. BSO-(Bi ������ ���Nb������ ���계 복합다결정체의 경우는 상기한 특성외에 image전송 기능이있음을 발견하였다. 이는 δ-(Bi������ ���Nb������ ���섬유상결정의 굴절률이 matrix BSO결정보다 높기 때문에 이 복합다결정체가 Clad형 광섬유를 모아 놓은 것 같은 기능을 하기 때문으로 추정되었다. 본 연구에서 확인된 육성조건과 미 세구조의 관계를 설명하기 위하여 조성적 과 냉각이론과 공정이론을 적용하여 고찰하 였고 우선 성장방향이론에 의하여 다결정체의 배향성과 물성과의 관계를 고찰하였다.
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