表 1 BGO 晶体 Bridgman 生长的杂质分凝系数
杂质 |
Fe |
Pb |
Mn |
Cr |
Al |
Cu |
---|---|---|---|---|---|---|
K |
0.02 — 0.03 |
0.1 — 0.35 |
0.01 — 0.O6 |
0.02 — 0.04 |
0.02 — 0.08 |
0.01 — 0.03 |
知道了杂质分凝系数 K,就可按晶体内杂质的最高允许量来提出原料纯度的起码要求。
人们也许会置疑,10-7—10-8 的杂质量会影响晶体的性质?是的。BGO 晶体中 Fe、Pb 等杂质的含量如果达到或超过这个界限后,BGO 晶体在光和 X 射线辐照下就会变成棕色,形成“辐照损伤”。杂质含量越高,同样辐照条件下损伤越严重,BGO 辐照损伤后,它的探测性能就明显下降。BGO 在辐照下变色的原因是这些杂质原子在激发后形成了色心。与此相联系,这些色心会由热激发回到基态,释放出光子,形成 BGO 的热发光。由此可见,随着高技术对材料性能的要求越来越高,对材料高纯度的要求也日益突出,微电子学对半导体单晶的高纯度要求就是突出的例子。物质的高纯制备,已成为化学家的重要工作领域之一。
材料科学,包括晶体材料科学的发展,汇集了材料科学、化学、物理学、工程技术科学以及数学等多学科的共同努力,形成了一个综合性的体系。新材料的发现和应用,也成了人类文明发展的标志之一。未来的高技术需要更新更好的具有特种性质和功能的材料,化学家在这一领域将大有用武之地。BGO 的发现和应用,就是一个很好的例子。