Анотація

Незважаючи на глибокий інтерес матеріалознавців до росту кристалів діоксиду телуру (TeO 2 ), не існує єдиного джерела, до якого дослідники могли б звернутися для отримання вичерпних знань щодо протоколів синтезу цього матеріалу, його фізичних властивостей та характеристик, переліку виробів на його основі. З огляду на це, дана оглядова робота спрямована на заповнення цієї прогалини. Кристали TeO 2 з унікальними оптичними та акустооптичними властивостями знаходяться у центрі уваги через їх високу ефективність при  використанні у спектральних, телекомунікаційних та оборонних технологіях. Завдяки напрочуд високій анізотропії та високим акустооптичним властивостям вони широко використовуються у акустооптичних приладах, таких як модулятори, дефлектори, та перенастроювані фільтри. Існують певні виклики у вирощуванні великих монокристалів TeO 2 , зокрема чутливість до термічних градієнтів та необхідність підтримання високої чистоти сировини. У цій оглядовій роботі зосереджено увагу на деяких аспектах підготовки сировини, різних методах вирощування, та огляді типових приладів, які виготовляються на основі цих кристалів. Також обговорено важливі оптичні та пружні характеристики TeO 2 , та окреслено основні невирішені питання, що залишаються актуальними для подальших досліджень. У цій оглядовій статті розглянуто потенціал розвитку ринку кристалів TeO 2 з застосуванням у телекомунікаціях, лазерних системах, оборонних та інших високотехнологічних галузях, що вказує на важливість подальшого вдосконалення технологій вирощування та обробки цього матеріалу.

Ключові слова

акустооптика, монокристали, діоксид телуру, ріст кристалу, метод Чохральского. Посилання

Список літератури

1. Гуріна Г. І. Халькогени та їхні похідні. Навчальний посібник. Харків : ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2019. 219 c.
2. Goldfarb R. J., Berger B. R., George M. W., Seal II R. R. Tellurium: Chapter R of Critical Mineral Resources of the Unites States‐ Econmonic and Environmental Geology and Prospects for Future Supply. Reston, Va: USGS . 2017. Р. 1-40. https://doi.org/10.3133/pp1802R
3. Tellurium. Supply and Applications,February 2019, Conference: SME Annual Meeting At: Denver, Colorado. URL: https://www.researchgate.net/publication/330986012_Tellurium_Supply_and_Applications
4. Jun Pei, Bowen Cai, Hua-Lu Zhuang, Jing-Feng Li Bi 2 Te 3 -based applied thermoelectric materials: research advances and new challenges. Natl Sci Rev . 2020. Vol. 7. No. 12. Р. 1856. https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa259
5. Bibin J., Varadharajaperumal S. Comprehensive Review on CdTe Crystals: Growth, Properties, and Photovoltaic Application. The Physics of Metals and Metallography . 2023. Vol. 124. Р. 1795–1812. https://doi.org/10.1134/S0031918X2110094X
6. Photon-counting CT – Siemens Healthineers. Siemens Healthineers | Corporate Home . URL: https://www.siemens-healthineers.com/computed-tomography/ct-technologies-and-innovations/photon-counting-ct
7. Thomas P. A. Solid State Physics The crystal structure and absolute optical chirality of paratellurite, α-TeO 2 C. Journal of Physics . 1988. Vol. 21. P. 4611. https://doi.org/10.1088/0022-3719/21/25/009
8. Beyer H. Refinement of the Crystal Structure of Tellurite, the Orthorhombic TeO2 Z. Kristallogr. 1967. Vol. 124. P. 228–237.
9. Blanchandin S., Marchet P., Thomas P., Champarnaud-Mesjard J. C., Frit B., Chagraoui A. New investigations within the TeO 2 -WO 3 system: phase equilibrium diagram and glass crystallization. Journal of Materials Science . 1999. Vol. 34. Р. 4285–4292. https://doi.org/10.1023/A:1004667223028
10. Champarnaud-Mesjard C., Blanchandin S., Thomas P., Mirgorodsky A. P., Merle-Mejean T., Frit B. Crystal structure, Raman spectrum and lattice dynamics of a new metastable form of tellurium dioxide: γ-TeO2. Journal of physics and chemistry of solids. 2000. Vol. 61. P. 1499.
11. Beaudrya J.-N., Greniera S., Amratea S., Mazzerab M., Zappettini A. Synthesis of high purity, stoichiometric controlled, TeO 2 powders. Materials Chemistry and Physics. 2012. Vol. 133. P. 804–807. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2012.01.097
12. Arnaboldia C., Brofferio C., Bryant A. et al. Production of high purity TeO 2 single crystals for the study of neutrinoless double beta decay. Journal of Crystal Growth . 2010. Vol. 312(20). P. 2999-3008. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2010.06.034
13. Arlt G., Schweppe H. Paratellurite, a new piezoelectric maternal. Solid State Communications . 1968. Vol. 6(11). P. 783–784.
14. Liebertz J. Einkristallzüchtung von Paratellurit (TeO 2 ). Kristall Und Technik . 1969.  Vol. 4(2). P. 221–225.
15. Miyazawa S., Iwasaki H. Single Crystal Growth of Paratellurite TeO 2 . Japanese Journal of Applied Physics. 1970. Vol. 9(5). P. 441–445.
16. Miyazawa S., Kondo S. Preparation of paratellurite TеO 2 . Mat. Res. Bull . 1973. Vol. 8. P. 1215-1222.
17. Miyazawa S. Fluid-flow effect on gas-bubble entrapment in czochralski-grown oxide crystals. Journal of Crystal Growth . 1980. Vol. 49. P. 515–521.
18. Otsi L., Hartmann E., Vajna B. The growth of TeO 2 crystals from the boiling solution. Acta Physica Hungarica . 1985. Vol. 57 (3-4). P. 295-301.
19. Han L., Liu C., Wang X., Li F., Fan C., Zhang J. Low-temperature aqueous solution growth of the acousto-optic TeO 2 single crystals. Mater. Adv . 2024. Vol. 5. P. 3022-3028. https://doi.org/10.1039/D4MA00058G
20. Bonner W. A., Singh S., Van Uitert L. G., Warner A. W. High quality tellurium dioxide for acousto-optic and non-linear applications. Journal of Electronic Materials. 1972. Vol. 1. P. 154–164. https://doi.org/10.1007/BF02660359
21. Uchida N., Ohmachi Y. Elastic and Photoelastic Properties of TeO 2 Single Crysta. Journal of Applied Physics . 1969. Vol. 40.  P. 4692-4695.
22. Veber P., Mangin J., Strimer P., Delarue P., Josse C., Saviot L. Bridgman growth of paratellurite single crystals. Journal of Crystal Growth . 2004. Vol. 270. P. 77–84.
23. Chu Y., Li Y., Ge Z., Wu G., Wang H. Growth of the high quality and large size paratellurite single crystals. Journal of Crystal Growth. 2006. Vol. 295. P. 158–161.
24. Kokh A. E., Shevchenko V. S., Vlezko V. A., Kokh K. A. Growth of TeO 2 single crystals by the low temperature gradient Czochralski method with nonuniform heating. Journal of Crystal Growth . 2013. Vol. 384. P. 1–4. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2013.08.027
25. Довгий Я. О., Кость Я. П., Маньковська І. Г., Сольський І. М. Оцінка ширини гіроактивної екситонної зони кристала ТеО 2 . Фізика і хімія твердого тіла . 2007. Т. 8, № 3. С. 481-485.
26. Uchino T., Yoko T. J. Ab initio cluster model calculations on the vibrational frequencies of TeO 2 glass. Journal of Non-Crystalline Solids . 1996. Vol. 204(3) P. 243-252.
27. Ozer Z., Mamedov A. M., Ozbay E. BaTiO 3 and TeO 2 based gyroscopes for guidance systems: FEM analysis. Ferroelectrics . 2016. Vol. 497:1. P. 15-23. https://doi.org/10.1080/00150193.2016.1160726
28. Uchida N. Optical Properties of Single-Crystal Paratellurite (TeO 2 ). Phys. Rev . 1971. B 4. P. 3736.
29. Pilgun Yu. V., Smirnov Ye. M. Broadband acoustooptic diffraction of two-wavelength light in paratellurite. Ukr.J.Phys.Opt . 2010. Vol. 11. P. 28-43.
30. Dovhyj Ya. O., Kost Ya. P., Man’kovska I. G. Oscillator-oscillator interactions and the parameters of spatial dispersion in α-TeO 2 and α-SiO 2 . Ukr. J. Phys . 2008. V. 53, N 1. P.69-73.
31. TeO 2 material properties. Products . URL: http://crys-teh.com/Products/ (date of access: 03.12.2024).