In der Untersuchung von Calciumfluoridkristallfehlern durch die chinesische Akademie der Wissenschaften wurden Fortschritte erzielt. Calciumfluoridkristalle verfügen über einen breiten Transmissionswellenlängenbereich, niedrige Dispersionseffekte und eine starke Resistenz gegen Laserschäden, wodurch sie Kernkomponenten in fortschrittlichen Instrumenten wie ultravioletten Lithographiesystemen, hochauflösenden Raumkameras und optischen Erkennungsgeräten mit hoher Präzisionsausrüstung machen. Die offene Kubikstruktur von Calciumfluorid verlässt jedoch die Hälfte der oktaedrischen Gitterstellen, die zu einer Versäumnisdichte von 10 °\/cm² führt, was die Leistung erheblich beeinträchtigt. Daher ist die genaue Identifizierung, Analyse und Kontrolle von Versetzungsfehlern innerhalb des Kristalls ein Durchbruchpunkt für die Erreichung der nahezu theoretischen Leistung von Calciumfluoridkristallen und zur Erfüllung der Anforderungen an den extremen Anwendungen. Aufgrund der Empfindlichkeit von F-INEN gegenüber Elektronenstrahlen hat die Charakterisierung von Versetzungen auf Atomebene bei Calciumfluoridkristallen erhebliche Herausforderungen gestellt, und traditionelle Charakterisierungstechniken haben sich bemüht, ihre Dislokationskonfigurationen und Formationsmechanismen zu lösen und zu klären.
Als Reaktion darauf befasste sich ein Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Liangbi Su und Dr. Bo Zhang vom Shanghai Institute of Ceramics, Chinesische Akademie der Wissenschaften, die technischen Engpässe bei der Charakterisierung von Versetzungen auf Atomebene in Calciumfluoridkristallen. Sie entwickelten ein integriertes integriertes Charakterisierungssystem mit mehreren Maßstäben, in dem "Chemical Rading Method-High-Auflösungs-Elektronen-Rückenbeugung (HR-EBSD) (HR-EBSD) integriert wurde, in integriertes Differentialphasenkontrastübertragungsübertragungselektronenmikroskopie (IDPC-STEM)." Die Studie entwickelte eine hochauflösende EBSD-Technik, die auf dem Kikuchi-Leitungs-Rotationskompensationsalgorithmus basiert und die Einschränkungen der traditionellen EBSD-Präzision überwunden hat, und kombinierte sie mit chemischer Radierung, um eine präzise Lokalisierung und Charakterisierung kleiner Orientierungsunterschiede für zwei Arten von Dislokationen in Kristallen zu erreichen: "frei verteilt" und "regelmäßig agetiert." Darüber hinaus verwendete die Studie die ultra-niedrige IDPC-STEM-Technologie, um die F\/CA-Atomanordnung zum ersten Mal direkt auf der Atomskala zu beheben und die tatsächliche Konfiguration von Versetzungen klar zu erfassen.
Analyse der Morphologie-, Verteilungs- und Orientierungsunterschiede von Versetzungen bei Calciumfluoridkristallen
Durch die Integration von Kristallwachstumsexperimenten, Berechnungen der ersten Prinzipien und der strukturellen Charakterisierung erläuterten die Forscher den Mechanismus der Dislokationsbildung in Calciumfluoridkristallen. Die Studie ergab, dass übermäßige Temperaturgradienten eine Fehlanpassung von Gitter verursachen und dadurch die Versuchsbildung fördern. Darüber hinaus klärte die Studie die kausale Beziehung zwischen vakanzgeprägter Aggregation und unvollständiger, unvollständiger Versetzungskeimbildung im atomaren Maßstab. Basierend auf diesen Ergebnissen schlug die Studie Strategien zur Unterdrückung\/Reduzierung von Versetzungsfehlern vor und validierte die Möglichkeit einer "Versetzungs-Selbstregulierung" durch Wärmebehandlungsexperimente. Die Versetzungsdichte bei Calciumfluoridkristallen wurde von 10 ° C² auf 10ss cm⁻²-Spiegel reduziert, was einen praktischen Weg zum Erreichen von Calciumfluoridkristallen mit niedrigem Defekten bietet.
Diese Studie befasst sich mit der langjährigen wissenschaftlichen Herausforderung, "Auflösung von Atomebene" von Defekten in Calciumfluoridkristallen zu erreichen, und legt eine vollständige kognitive Kette von der Makroskopie zur mesoskopischen und atomischen Niveaus von Defekten her, die eine kritische wissenschaftliche Grundlage für die Vorbereitung von Kristallen mit nahezu theoretischen Leistungen liefert.
