Annealing effect of Ca3TaGa3Si2O14 catangasite crystals on their optical activity

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The spectral dependences of transmission and absorption in the wavelength range of 200–2500 nm were measured for Ca3TaGa3Si2O14 crystals cut perpendicular to the optical axis in the initial state (without annealing) and after isothermal annealing in vacuum and in air. It was found that annealing in vacuum leads to a decrease, and annealing in air leads to an increase in the intensity of absorption bands. A spectrophotometric method for measuring and calculating the specific rotation angle ρ of the plane of polarization of light in gyrotropic crystals from the transmission coefficient spectra at different angles between the polarizer and the analyzer is considered. The transmission spectra were normalized in order to eliminate shifts in the spectra associated with measurement features. Spectral dependences of the values of ρ for all three samples, which are approximated by the extended Drude formula, are obtained; the influence of the annealing atmosphere on the values of the coefficients of this formula is established.

Full Text

Restricted Access

About the authors

T. G. Golovina

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Author for correspondence.
Email: tatgolovina@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119333

A. F. Konstantinova

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Email: tatgolovina@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119333

V. M. Kasimova

National University of Science and Technology MISIS

Email: tatgolovina@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119049

E. V. Zabelina

National University of Science and Technology MISIS

Email: tatgolovina@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119049

N. S. Kozlova

National University of Science and Technology MISIS

Email: tatgolovina@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119049

G. Yu. Deev

National University of Science and Technology MISIS

Email: tatgolovina@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119049

References

  1. Милль Б.В., Буташин А.В., Ходжабагян Г.Г. и др. // Докл. АН СССР. 1982. Т. 264. № 6. С. 1385.
  2. Каминский А.А. Физика и спектроскопия лазерных кристаллов. М.: Наука, 1986. 271 с.
  3. Клименкова А.А., Максимов Б.А., Молчанов В.Н. и др. // Кристаллография. 2007. Т. 52. № 2. С. 238.
  4. Roshchupkin D.V., Irzhak D.V., Emelin E.V. et al. // 2012 IEEE Int. Ultrasonics Symp., Dresden, Germany, 2012. P. 2730. https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2012.0684
  5. Sakharov S., Zabelin A., Medvedev A. et al. // 2013 IEEE Int. Ultrasonics Symp., Prague, Czech Republic, 2013. P. 1085. https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2013.0278
  6. Рощупкин Д.В., Иржак Д.В., Емелин Е.В. и др. // Изв. вузов. Материалы электронной техники. 2015. № 3. С. 25.
  7. Fu X., Villora E.G., Matsuchita Y. et al. // J. Ceram. Soc. Jpn. 2016. V. 124. № 5. P. 523. https://doi.org/10.2109/jcersj2.15293
  8. Fritze H., Suhak Y., Johnson W.L., Tulleret H.L. // Electrochem. Soc. Meet. Abstracts. 2023. № 49. P. 2551. https://doi.org/10.1149/MA2023-01492551mtgabs
  9. Suzuki R., Suzuki M., Kakio S., Kimura N. // Jpn. J. Appl. Phys. 2023. V. 62. № SJ. P. SJ1022. https://doi.org/10.35848/1347-4065/acb4fd
  10. Wang G., Hou S., Xie L. et al. // Adv. Electron. Mater. 2024. P. 2300851. https://doi.org/10.1002/aelm.202300851
  11. Chen F., Yu F., Hou S. et al. // CrystEngComm. 2014. V. 16. № 44. P. 10286. https://doi.org/10.1039/C4CE01740D
  12. Kurosawa S., Kitahara M., Yokota Y. et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2014. V. 61. № 1. P. 339. https://doi.org/10.1109/TNS.2013.2287123
  13. Han B., Huang Y., Huang J. et al. // J. Lumin. 2023. V. 258. P. 119790. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2023.119790
  14. Han B., Xiao H., Chen Y. et al. // J. Lumin. 2022. V. 251. P. 119219. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2022.119219
  15. Yang S., Zhao C., Yu P., Wang Z. // IEEE Photon. J. 2024. V. 16. № 2. P. 1. https://doi.org/10.1109/JPHOT.2024.3371466
  16. Вайнштейн Б.К. Современная кристаллография. Т. 1. Симметрия кристаллов. Методы структурной кристаллографии. М.: Наука, 1979. 384 с.
  17. Шубников А.В. Основы оптической кристаллографии. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1958. 205 с.
  18. Shi X., Yuan D., Wei A. et al. // Mater. Res. Bull. 2006. V. 41. № 6. P. 1052. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2005.11.019
  19. Wei A., Wang B., Qi H., Yuan D. // Cryst. Res. Technol. 2006. V. 41. № 4. P. 371. https://doi.org/10.1002/crat.200510589
  20. Константинова А.Ф., Гречушников Б.Н., Бокуть Б.В., Валяшко Е.Г. Оптические свойства кристаллов. Минск: Наука и техника, 1995. 302 с.
  21. Heimann R.B., Hengst M., Rossberg M., Bohm J. // Phys. Status Solidi. A. 2003. V. 195. № 2. P. 468. https://doi.org/10.1002/pssa.200305950
  22. Батурина О.А., Гречушников Б.Н., Каминский А.А. и др. // Кристаллография. 1987. Т. 32. Вып. 2. С. 406.
  23. Константинова А.Ф., Головина Т.Г., Дудка А.П. // Кристаллография. 2018. Т. 63. № 2. С. 218. https://doi.org/10.7868/S0023476118020091
  24. Шубников А.В., Флинт Е.Е., Бокий Г.Б. Основы кристаллографии. М.: Изд-во АН СССР, 1940. 488 с.
  25. Забелина Е.В., Козлова Н.С., Бузанов О.А. // Оптика и спектроскопия. 2023. Т. 131. Вып. 5. С. 634. https://doi.org/10.21883/OS.2023.05.55715.67-22
  26. Wang Z., Cheng X., Yuan D. et al. // J. Cryst. Growth. 2003. V. 249. № 1–2. P. 240. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(02)02112-7
  27. Chen J., Shi E., Zheng Y. et al. // J. Cryst. Growth. 2006. V. 292. № 2. P. 404. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2006.04.044
  28. Wang Z., Yuan D., Shi X. et al. // J. Alloys Compd. 2004. V. 373. № 1–2. P. 287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2003.11.008
  29. Забелина Е.В. Дис. “Неоднородности в кристаллах лантан-галлиевого танталата и их влияние на оптические свойства”… канд. физ.-мат. наук. М.: МИСИС, 2018. 150 с.
  30. Standard Operating Procedure Agilent Technologies – Cary 7000 Universal Measurement Spectrophotometer (UMS). University at Buffalo, 2024. P. 1. https://www.buffalo.edu/shared-facilities-equip/facilities-equipment/MaterialsCharacterizationLabs.host.html/content/shared/www/shared-facilities-equip/equipment-list/agilent-cary-7000.detail.html
  31. Кизель В.А., Бурков В.И. Гиротропия кристаллов. М.: Наука, 1980. 304 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Transmission (a, b) and absorption (c) spectra of the Ca3TaGa3Si2O14 crystal for z-section samples in unpolarized light: 1 – without annealing, 2 – annealing in vacuum at 1000 °C, 3 – annealing in air at 1200 C.

Download (234KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Transmission spectra of the Ca3TaGa3Si2O14 crystal in polarized light: a, d – without annealing (sample 1), b, d – annealing in vacuum at 1000 ° C (sample 2), c, e – annealing in air at 1200  C (sample 3). The numbers indicate the angles τ (in degrees) between the polarizer and the analyzer.

Download (621KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Normalized transmission coefficient spectra for sample 1, normalization was carried out by dividing part of the spectrum at λ > 1050 nm by the value h = T(1050 nm)/T(1049 nm).

Download (204KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dispersions of p for a crystal without annealing (sample 1) in the range of 900-2500 nm: a – obtained from the initial transmission coefficient spectra; b – obtained from normalized spectra: 1 – formula (1), 2 – formula (2), 3 – formula (3a), 4 – formula (3b); c – comparison of the averaged variances for sample 1 obtained from the original (solid line) and normalized spectra (dotted line).

Download (261KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Calculation of p according to normalized spectra: a – dependence of 1/p on λ2 in the range of 300-2500 nm, in the insert – part of the figure in the range of 300-900 nm; b – dependence of 1/(p – Ki) on λ2, K1 = 1.117, K2 = 1.172, K3 = 1.128 deg/mm, the dotted line is a linear extrapolation. The curve numbers correspond to the sample numbers.

Download (329KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Comparison of experimental dispersions (solid lines) and those calculated by formula (5) (dotted line) in the range 300-900 (a) and 900-2500 nm (b) using the example of sample 1.

Download (116KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».