ИСТИНА

Представленный Проект предусматривает продолжение экспериментальных исследований, направленных на выращивание совершенных монокристаллов высокогерманиевого кварца (ВГК) с содержанием GeO2 10 – 12 мас. %. Решение этой проблемы должно привести к созданию новых радиотехнических и электронных устройств, имеющих более высокие пьезоэлектрические характеристики и свойства, чем у обычного чистого кварца. В настоящее время монокристаллы ВГК выращиваются в сверхкритических водных растворах при температурах 470–540°С и давлениях 150–270 МПа, исключающих возможность организации промышленного производства такого важного для науки и техники материала. Понижение ТР-параметров до величин, при которых в настоящее время выращиваются монокристаллы кварца, сдерживается в основном очень низкой растворимостью используемой в шихте добавки оксида германия, находящегося в виде устойчивой рутилоподобной модификации до температуры 1033°С. Хорошо растворимая метастабильная кварцеподобная модификация оксида германия существует только ниже 180°С. Выше этой температуры она практически мгновенно трансформируется в стабильную рутилоподобную модификацию. Одним из путей понижения ТР-параметров процесса выращивания монокристаллов ВГК является нахождение условий предотвращения перехода метастабильной кварцеподобной (пьезоэлектрической) модификации оксида германия в стабильную рутиловую (непьезоэлектрическую) модификацию в диапазоне температур 240–400°С и давлений 30–180 МПа. Поиск этих условий положен в основу предложенного Проекта.

he presented Project provides for the continuation of experimental studies aimed at growing perfect single crystals of high-germanium quartz (HGA) with a GeO2 content of 10-12 wt. %. The solution of this problem should lead to the creation of new radio and electronic devices having higher piezoelectric characteristics and properties than that of ordinary pure quartz. At present, VGK single crystals are grown in supercritical aqueous solutions at temperatures of 470-540 ° C and pressures of 150-270 MPa, excluding the possibility of organizing industrial production of such important material for science and technology. The decrease in the TP parameters to the values ​​at which single crystals of quartz are currently grown are restrained mainly by the very low solubility of the additive of germanium oxide used in the charge, which is in the form of a stable rutile-like modification to a temperature of 1033 ° C. A well-soluble metastable quartz-like modification of germanium oxide exists only below 180 ° C. Above this temperature, it almost instantly transforms into a stable rutile-like modification. One of the ways to reduce the TP parameters of the growth process of single crystals of HHC is to find conditions for preventing the transition of a metastable quartz-like (piezoelectric) modification of germanium oxide into a stable rutile (non-piezoelectric) modification in the temperature range 240-400 ° C and pressures of 30-180 MPa. The search for these conditions is the basis for the proposed Project.

В результате проведенных исследований будут получены новые экспериментальные данные и их теоретическое обоснование по нахождению условий предотвращения перехода метастабильной (хорошо растворимой) полиморфной модификации оксида германия со структурой кварца в стабильную (плохо растворимую) модификацию со структурой рутила. Этому, согласно общим теоретическим представлениям, будет способствовать, прежде всего, возникновение прочной молекулярной адгезии новообразованного кварцеподобного оксида германия с кварцевой подложкой (Балицкий и др.,1997; 1998; Balitsky et al, 2001). Помимо этого, будет выяснена возможность смещения температуры существования стабильной рутилоподобной модификации оксида германия в более низкотемпературную область за счет внедрения в его структуру примеси кварцеподобных соединений (самого кварца, берлинита, фосфата галлия, фосфата бора и т.п.). Это должно уменьшить температуры и давления при выращивании кристаллов ВГК до 340–400?С и 80–150 МПа соответственно, т.е. до таких ТР-параметров, при которых в настоящее время успешно осуществляется рост обычного пьезоэлектрического и оптического кварца. Следствием этого, в конечном итоге, может явиться создание нового перспективного пьезоэлектрического материала – монокристаллов ВГК и производство на его основе поколения более совершенных радиотехнических и электронных устройств, работающих, в том числе, при существенно более высоких температурах. Использование фторидных (безщелочных) растворов при выращивании таких кристаллов повысит, кроме того, их радиационную стойкость. Результаты исследований позволят подготовить Предложения по разработке технологии выращивания кристаллов ВГК на заводе «СинКрист» (г. Гусь Хрустальный, Владимирской обл.) и составить соответствующую патентную заявку на «Способ выращивания монокристаллов высокогерманиевого кварца». Наиболее важные и интересные научные результаты исследований будут опубликованы не менее чем в пяти научных статьях и доложены на 6 профильных научных конференциях и совещаниях в России и за рубежом.

Подобранный коллектив имеет серьезный научный задел, необходимый для успешного выполнения предлагаемого Проекта. В частности, руководитель Проекта и его исполнители посвятили многолетние исследования выращиванию в гидротермальных растворах монокристаллов различных соединений, особенно пьезоэлектрического и оптического кварца и его окрашенных разновидностей (аметист, цитрин, розовый Р-содержащий кварц и др.). Накоплен также опыт изучения реальной структуры кристаллов кварцевого семейства с использованием современных методов, таких как рентгеновская и оптическая топография, фазовые и полиморфные превращения (ДТА, рентгенофазовый анализ и др.), молекулярная (ИК и КР) спектроскопия, электронный парамагнитный резонанс и т.п.). Многое также сделано для продвижения работ, непосредственно относящихся к достижению основной цели предлагаемого Проекта. Все эти ранее полученные результаты составляют научный задел, который будет активно использоваться при выполнении Проекта.