Введение к работе
Актуальность темы. Слоистые минералы - самые распространенные и ис сличительно разнообразные компоненты горных пород. В экзогенной оболо-ше Земли их содержание достигает 40-50. Литература, посвященная сло-ютым минералам, огромна. Особое внимание уделяется изучению слоистых ошералов как индикаторов, способных давать сведения о характере самых тзноообразных геологических процессов, начиная от седиментогенеза и ганчая региональным метаморфизмом и гидротермальными преобразованиями, [о индикаторным способностям кристаллических структур слоистые минера-н являются не менее важными, чем пироксены, амфиболы, плагиоклазы, їлившш и другие "классические" породообразующие минералы.
Многоплановость типоморфизма слоистых минералов определяется боль-ими возможностями вариаций их состава и приспособлением их структуры разнообразию условий образования (Франк-Каменецкий и др., 1983; Звя-ин и др., 1979; Дриц, Коссовская, 1990 и др.). Несмотря на методичес-ие трудности, связанные с дисперсностью слоистых минералов их крис-аллические структуры исследованы достаточно полно, при этом основны-и методами исследования их строения являются рентгенография порошков текстур, электронография и электронная микроскопия высокого разреше-ия. Отличительной особенностью слоистых минералов является их предра-положенность к образованию дефектных структур за счет нерегулярного зредования двумерных фрагментов, различающихся по составу и/или стропив, что приводит к их химической и структурной неоднородности. Опи-зние таких структур в рамках вероятностно-статистических моделей, ха-эктеризущих пропорцию и порядок чередования различных двумерных фра-лентов позволило развить теорию дифракции от нерегулярных слоистых груктур (Drits, Tchoubar, 1990). До сих пор этот методический подход истематически применялся в основном для исследования дефектных струк-ф слоистых силикатов и алюмосиликатов с использованием только порош-эвой рентгенографии. Применение такого подхода для моделирования сло-юй' дефектности монокристаллов различных соединений со слоистым моти-
- 4 -вом структуры расширит представления об их реальном строении.
Изучение слоевой дефектности перовскитоподобных купратов являете актуальным для установления новых корреляций "условия получения структура - сверхпроводящие свойства" и разработки на этой основе оп тимальных условий получения совершенных монокристаллов с высокими То узкими СП-переходами.
Система карбамид - хлорид аммония - вода представляет интерес дл исследования с точки зрения разработки условий получения совершенны монокристаллов карбамида, "используемых в лазерной оптике.
Широкое применение пленок, получаемых методом Лэнгмюра-Блоджетт, : микроэлектронике и в качестве моделей биологических мембран определяв необходимость установления связей меаду условиями их получения и слое вой дефектностью.
Цель работы - моделирование слоевой дефектности химически негомогенных монокристаллов и монокристаллических пленок на основе теорш дифракции от нерегулярных слоистых структур.
Задачи работы. I) Разработка прецизионной рентгеновской методию получения профилей базальних отражений от монокристаллов для моделировании их слоевой дефектности. 2) Моделирование слоевой дефектности химически негомогенных монокристаллов перовскитоподобных купратов в системах Ві-Sr-Ca-Cu-O и Y-Ba-Cu-O. Установление новых связей "условие получения - структура - сверхпроводящие свойства". Анализ оптимальнш условий получения совершенных монокристаллов с высокими То и узкиш СП-переходами. 3) Изучение слоевой дефектности монокристаллов, образующихся в системе карбамид - хлорид аммония - вода при различных условиях. Оценка возмошости комплексного использования рентгеновских і оптических методов для выявления масштаба проявления структурной неоднородности. 4) Моделирование слоевой дефектности монокристаллической пленки Оегената бария, полученной методом Лэнгмюра-Блоджетт. 5) Анализ перспективности применения разработанного методического подхода дл""
исследования слоевой дефектности химически негомогенных монокристаллов
і монокристаллических пленок.
Защищаемые положения.
) Вероятностно-статистические модели нерегулярных смешанослойных
:труктур позволяют количественно описывать структурную неоднородность
і звдически негомогенных слоистых монокристаллов; масштаб проявления
:труктурной неоднородности определяется как концентрацией, так и сте-генью сегрегации примесных слоев.
!) Структурная неоднородность исследованных химически негомогенных мо-юкристаллов перовскитоподобных "купратов в' системах Bi-Sr-C'a-Cu-0" и '-Ва-Cu-O описывается двухкомпонентными нерегулярными смешанослойными :труктурами трех типов с различной природой примесных слоев; их кон-іенграция и характер распределения, варьируя в широких пределах, зави-:ят от условий образования и определяют такие характеристики СП-юреходов, как критическую температуру, ширину и ступенчатость. !) Установленная зависимость степени структурной неоднородности моно-:ристаллов YBa2Cu30 от температуры и эффективного давления кислорода ри отжиге позволила определить условия получения кислородно-;омогенных монокристаллов с высокими То (« 90 К)'и узкими (<1 К) СП-:ереходами.
) Исследованные структурно-неоднородные кристаллы, образующиеся в си-теме карбамид - хлорид аммония - вода, характеризуются двумя типами ерегулярных смешанослойных структур с близкой концентрацией, но.раз-ичной степенью сегрегации примесных слоев.
I) Нерегулярная смешанослойная структура исследованной монокристалли-еской пленки бегената бария образовалась в результате различного рас-ределения катионов от слоя к слою в процессе получения пленки, что эивело к изменению ориентации молекул в слоях.
Научная новизна и практическая значимость. Впервые теория дифракции ч нерегулярных слоистых структур применена к исследованию слоевой де-ктности монокристаллов. Расширены представления о реальном строении
- б -
химически негомогенных монокристаллов и монокристаллических пленок относящихся к различным классам неорганических и органических соедине ний со слоистым мотивом структуры. Показано, что различающаяся по при роді и масштабу/проявления структурная неоднородность таких, кристалло мозкет Сыть описана в терминах нерегулярных смешанослойных структур различной пропорцией и характером распределения слоев двух и более ти пов. Выявлено, что вероятностно-статистические параметры моделей ати структур хорошо коррелируют с условиями их образования и могут быть иі пользованы при разработке' технологии получения совершенных монокристаллов и монокристаллических пленок. Для перовскитоподобных купратої установлены новые корреляции "слоевая дефектность - сверхпроводящж свойства". Выявлены оптимальные условия получения кислородно-гомогенных монокристаллов YBa2GnJ3x с высокими Тс и узкими СП-переходами, которые могут быть рекомендованы к применению в научных и производственных лабораториях соотввтствущего профиля. Разработанная рентгеновская методика получения профилей базальних отражений может быть в дальнейшем применена к исследованию более сложных форм проявления слоевой дефектности монокристаллов различных соединений, в том числе минералов.
Апробация работы. Основные полокения и результаты работы изложены в десяти публикациях и докладывались на V Всесоюзном совещании по кристаллохимии неорганических соединений (Владивосток, 1989), XII совещании по РЫС (Сочи, 1992), на I Межгосударственной конференции по материаловедению ВТСП (Харьков, 1993), на III Сессии по проблемам прикладной кристаллохимии (С.-Петербург, 1993), на XVI Европейском кристаллографическом конгрессе (Нидерланды, 1992), и на XVI конгрессе Международного союза кристаллографов (Китай, 1993).
Объем и структура работы. Диссертация состоит из 5 глав, введения, заключения и списка литературы из 212 наименований. Общий объем диссертации составляет 220 страниц, включая 57 рисунков и 22 таблицы
