α-LiIO_3单晶在低温下的超声衰减

α-LiIO_3具有优良的光学性质和较强的压电效应,在实际中有广泛的应用。对α-LiIO_3的大量研究工作中,发现在静电场作用下,它具有一系列的特殊性质:光衍射增强、中子衍射增强、介电常数增加以及“低温冻结”等。当α-LiIO_3单晶作为声学器件使用时,了解它的声学性质是很重要的。α-LiIO_3的电弹常数已经测得,本文的目的是测量国产α-LiIO_3的超声衰减的温度关系。     

α-LiIO_3单晶的电导机制和低温电导

本文指出,测量离子导体样品中心到两电极间电势差,根据它们之间的关系,可以判断载流子的荷电性质。将此法用于α-LiIO_3单晶,并根据α-LiIO_3为准一维导体,得知α-LiIO_3中有两种载流子:一种为间隙Li~+,它沿着c向的略有曲折的管导从一个间隙位跳跃到另一间隙位;另一种为Li空位,也沿着c向不断和格位Li交换位置。我们测量了α-LiIO_3的从-100℃到室温的电导性质,结果与室温以上的情况相类似。     

用~6Li(n,α)t反应研究在直流电场作用下α-LiIO_3中锂离子的迁移

利用热中子照射α-LiIO_3单晶产生的~6Li(n,α)t核反应,较细致地研究了α-LiIO_3单晶中Li离子在沿c向直流电场下的迁移,本方法可以非破坏性地、连续地观察Li离子在直流电场下迁移的情况。结果表明,样品中的Li离子在电荷量达到0.1C时,已渗入铝电极,约0.3C时已穿出铝电极,达到电极外表面。还得到了不同电量下,Li离子在不同深度的相对浓度分布。     

静电场作用下α一LiIO_3单晶中子衍射增强现象的理论解释

本文根据(1)在偏振锥光下,用显微镜观察到α-LiIO_3单晶中层状缺陷在静电场作用下的变化;(2)静电场对a-LiIO_3单晶的X射线形貌象的影响;(3)用X射线双晶衍射测得α-LiIO_3单晶晶格参数的不均匀性,指出α-LiIO_3单晶在静电场作用下中子衍射增强现象是由于晶体中的空间电荷(载流子、杂质离子和空位)在宏观尺度缺陷处富集,造成晶格参数有一定梯度。我们对通常计算中子布喇格散射截面的玻恩近似,引入消光修正,得到畸变晶格中子衍射强度公式,可以解释文献[4—6]中观察到的各种现象。     

α-LiIO_3晶体的电子辐照效应

用透射电子显微镜观察了电子辐照对α-LiIO_3晶体结构的影响。α-LiIO_3经100keV能量中等强度的电子束辐照后,最初转变为γ-LiIO_3继而转变为Li_2O和另一种新的、可能是非化学比的Li—O化合物,称之新产物X。若用强电子束进行辐照,则α-LiIO_3迅速熔化。此时减弱电子束或停止辐照,均能使熔融物质凝固成上述新产物X,新产物X在电子束辐照下逐渐转变为Li_2O和金属锂。从新产物X转变为Li_2O的相变有一定程度的可逆性。此外发现,在电子束辐照下,α-LiIO_3单晶的结构变化有明显的各向异性。     

用脉冲回波重合法测量α-LiIO_3的弹性模量

本文根据线性压电耦合方程的解,用10MHz超声脉冲回波重合法,测量了沿α-LiIO_3单晶不同对称方向传播的纵波和横波声速,给出了α-LiIO_3晶体的弹性模量(×10~-10N/m~2):C(~E_11)8.293,C(~E_13)2.862,C(~E_33)5.68,C(~E_44)1.78.C(~E_66)2.489C(~D_11)8.384,C(~D_13)3.264.C(~D_33)7.256,C(~D_44)2.84,C(~D_66)2.489     

质子在α-LiIO_3单晶中的沟道效应研究

利用MeV能量的准直质子束,在不同的质子能量下,测定了α-LiIO_3单晶<001>向的轴沟道参数角度半宽度ψ1/2和产额极小值χ_(min)。在向静电场作用卞,首次观察到入射质子与表面处的Ⅰ原子沟道-背散射产额随电场作用时间而增加,并定量计算了表面无序Ⅰ原子数随静电场作用时间的关系。另外,入射质子与~7Li原子沟道-核反应[~7Li(p,α)~4He]产生的α粒子产额也随电场作用时间而增加。     

c向静电场作用下α-LiIO_3单晶的喇曼谱“串线”和谱线强度改变的机理

在c向静电场作用下,α-LiIO_3单晶的喇曼谱发生“串线”,并且谱线强度改变。本文分析了这一现象的起因:由于离子输运引起的空间电荷涨落使α-LiIO_3单晶的极化率张量和喇曼张量主轴方向发生涨落。前者产生oe光散射,散射光再发生一次喇曼散射,造成喇曼谱“串线”和谱线强度的改变;后者直接造成喇曼诺“串线”和谱线强度的变化。前者的贡献远大于后者。     

静电场对α-LiIO_3单晶透射光的影响

沿α-LiIO_3单晶z轴向施加静电场。当沿z轴方向通光时,几乎观察不出晶体透射像的变化;当偏离z轴方向通光时,透射像上显现出一些花纹。本文还作了空间频谱分析,显微观察和光衍射。     

LiIO_3的高压状态方程和相变

本文采用压砧-压缸型高压容器测量了α和β-LiIO_3的高压状态方程,发现压缩过的β相在空气中放置会发生向α相的转变。     

α—LiIO_3准一维离子电导空间电荷沉积线的直观显示

为了研究α-LiIO_3在直流电场作用下,离子输运与其光学、电学性质的关系,我们设计并完成了电荷沉积线的静电染色显示和针状电极作用下电荷沉积线的生长与分布情况的光学观测实验。直接显示出间隙Li~=和Li空位都存在各自的沉积线,证实了我们以前报道的光栅亮线是带电荷的实体;整个生长层为富集Li~+区;直观地证实了α-LiIO_3离子管道输运与电荷沉积是完全一致的和α-LiIO_3的准一维电导特性。     

H~ 对高压处理后的 β-LiIO_3转变为α相的作用

室温下经过不同的高压(最高为80kbar)作用后的β-LiIO_3的X射线衍射实验表明:1)受压后的β-LiIO_3在大气中发生的β→α相转变中,高压的作用是促使α相晶核形成。成核率N与压力P的关系接近于N∝e~(kp)(k=26.8/bar);2)受压力处理后的β-LiIO_3中的α相量在大气中的明显增加,可归结为大气中水分子在α相晶核表面上解离产生的氢离子引起了α晶核的迅速长大,这一论断受到了H~ 注入产生类似效应的支持。     

2LiIO_3·HIO_3的晶体结构与相变

本文用差热分析、热失重以及X射线衍射等方法,对LiIO_3·HIO_3二元系的相平衡进行了研究,观察了以α-LiIO_3为基的固溶体和以2LiIO_3·HIO_3为基的固溶体的热学性质和晶体结构。2LiIO_3·HIO_3属六方晶系,空间群为P6_3,是α-LiIO_3的同晶型结构。20℃的点阵常数为:α=5.555A,c=4.953A.随HIO_3含量的增加,c缩小,α加大。与α-LiIO_3相比,IO_3~-根沿x-y,平面展大,沿z轴方向缩短,即O—I—O键角变大。2LilO_3·HIO_3是LiIO_3-HIO_3体系中的一个新化合物,它具有与LiIO_3不同的物理化学性能。2LiIO_3·HIO_3与LiIO_3不形成连续固溶体。     

α-LiIO_3单晶体在静电场作用下X射线双晶衍射的研究

本文用X射线双晶摄谱仪观察了α-LiIO_3单晶体的不同晶面在各种方式外加电压作用下,双晶衍射曲线半高宽W,最大反射系数k_B(0)以及积分反射能力R的变化。 对于k_B(0)随所加电压和加电压时间的改变有一最大值的现象,我们提出了α-LiIO_3单晶体在静电场作用下IO_3~-离子沿z轴移动和绕z轴转动的可能解释。     

离子导体在离子输运状态下的物理特性

1974年杨桢等发现α-LiIO_3单晶在直流电场作用下,中子衍射强度显著增强现象后,引起了中国物理学家们的强烈兴趣。特别是中国科学院物理研究所的物理学家们研究了离子导体在静电场作用下的介电行为,X射线形貌图,光衍射,喇曼散射,超声衰减等等,观察到了许多新现象,并对这些现象的机制作了理论解释,本文将对这些实验和理论结果作一评述。     

α-LiIO_3的导电和介电特性的理论分析

本文考虑到a-LiIO_3电导的强烈各向异性,利用一维Debye-Huckel方程和泊松方程,导出了表观直流电导率,解释了文献[1]中有关α-LiIO_3的各种静态电导特性。推导中假设晶体界面处的电流由速率过程决定,并考虑了晶体两端的不对称性(电极性)。并援引文献[2]中有关动态介电常数的结果,部分解释了文献[1]中有关α-LiIO_3在加直流偏压场和不加偏压场的介电行为。文中指出,文献[3]中提到的联结α-LiIO_3晶体两极性面观察到持续不变的微弱电流,以及我们实验室观察到成极的铁电晶体铌酸锶钡也有同样现象,均来源于晶体极性电动势。这一电动势与晶体的自发极化P_s同时存在。     

离子导体在离子输运状态下的物理特性

1974年杨桢等发现α-LiIO_3单晶在直流电场作用下,中子衍射强度显著增强现象后,引起了中国物理学家们的强烈兴趣。特别是中国科学院物理研究所的物理学家们研究了离子导体在静电场作用下的介电行为,X射线形貌图,光衍射,喇曼散射,超声衰减等等,观察到了许多新现象,并对这些现象的机制作了理论解释,本文将对这些实验和理论结果作一评述。     

X射线形貌法观察空间电荷缀饰的α—LiIO_3单晶的缺陷

实验观察到:α-LiIO_3单晶在c向静电场作用下,与c轴平行的观察面上X射线衍射形貌图有明显的变化。去掉电场,形貌图又复原。此种变化和复原都有个弛豫过程。形貌图形的变化与外电压的极性和大小有关,而基本上与辐射波长无关。 静电场下,形貌图上显现的是空间电荷缀饰的晶体的宏观缺陷。即加静电场后,空间电荷在缺陷周围富集,增大了缺陷处的晶格畸变,使原来观察不到的缺陷显示了出来。     

晶体电光和非线性光学效应的离子基团理论(Ⅱ) 利用(IO_3)~(-1)离子基团的分子轨道计算α-LiIO_3晶体的倍频系数

本文对碘酸盐晶体的倍频效应提出了一个(IO_3)~(-1)离子基团模型,并用(IO_3)~(-1)离子基团的分子轨道计算了α-LiIO_3的倍频系数,计算值和实验值符合得很好。由此得出以下结论:碘酸盐晶体的倍频效应主要由(IO_3)~(-1)离子基团和它的共价键轨道所决定。而在(IO_3)~(-1)离子基团中,对倍频效应作出主要贡献的是碘的孤对电子轨道和氧的|2σ>,|2P_y>轨道。     

掺钛宝石的光谱研究

用IFUS(Induction Field Up-shift Method)方法生长了浓度高,光学质量好的Ti:Al2O3单晶,通过测量Ti3+离子的吸收,激发,荧光光谱以及荧光寿命,分析研究了Ti:Al2O3单晶的发光特性和发光谱随温度的变化,(τFluo=3.1μs,300K;β=[Ti3+]/[Ti]=0.999,αm/αr=380,α488nm=9.5cm-1。