​蓝宝石晶体和红宝石晶体的扩散系数

蓝宝石晶体和红宝石晶体的扩散系数

在蓝宝石和红宝石中 Cr3+和 Fe3+的扩散系数是与温度相依的(表 2.12)[82]. 蓝宝石中氧扩散系数在 1,473 K 为 4.2•10-20 cm2s-1[83]. 那就是说, 氧扩散的路径不超过 2.5 Å/h. 在 1,853 到 2,113 K 的温度区间内, 16O 的扩散系数为 1.56•10-10m2s-1[84], 活`化能等于 788±29 kJ/mol. 

扩散与晶体学方向的关系未被充·分研究. 文献[85]报道 22Na 沿 C 轴的扩散比沿垂直于 C 轴方向的扩散高两倍. 

离子注入蓝宝石表面和表面临近层在热处理下的演化. 金属和气体离子, 包括那些在生长过程中不可能或者很难注入到表面临近层的离子, 能够用离子轰击的方式引入. Mn, Ni, Ce, Xe 等离子在-170 到 250K 温度下被注入. 计量在3•1016 到 5•1017 个/cm2 内变化, 离子能为 300eV~1MeV. 注入深度达几千 Å. 在深层注入下, 表面层变成了非晶态. 表面的损坏程度和深度由注入能量决定. 特别的, 对于在~77K 注入 150 keV Cr 离子或~100K 注入 300keV Ni 离子时, 蓝宝石非晶态转变的临界计量为~2•1015个/cm2. 对于400 keV Xe 离子临界计量为3•1016个/cm2 [86]. 在873-1,873 K的注入后退火下损伤的表面临近层重新结晶. 在退火过程中伴随着注入离子的迁移和重新分布. 

不像 Mn, Ni 或 Xe 离子, 三价的 Cr, Ga 和 Fe 离子可以在空气气氛下的退火中进入铝的次晶格位置. 在 1,473K 所有的 Cr3+离子进入次晶格并且没有观察到离子的进一步迁移.

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