Отзыв официального оппонента 1 (Теплопроводность твердотельных оптических материалов на основе неорганических оксидов и фторидов)

ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА Рябочкиной Полины Анатольевны иа диссертацию «ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ОПТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ОКСИДОВ И ФТОРИДОВ», представленную иа соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.07 — Физика конденсированного состояния Диссертационная работа П.А. Попова посвящена исследованию теплопроводпости, а также температурных зависимостей теплопроводиости кристаллических и керамических материалов на основе оксидов и фторидов, используемых в лазерной физике и других областях фотоиики.

Актуальность и своевременность таких исследований обусловлена тем, что для решения задач современной фотоники требуются материалы, которые обладают совокупностью определенных оптических, механических и тепловых свойств. Тепловые свойства материалов, к которым относятся теплосмкость, теплопроводпость, тепловое расширение гвердых, являются важными для их практического использования. При этом прогресс в разработке новых материалов однозначно связывается с поиском путей управления их свойствами. Настоящая диссертация открывает один из таких подходов, иа основе которого можно пытаться создавать новые материалы фотоиики с прогнозируемыми значениями теплопроводности.

В диссертационной работе Попова П.А. представлены результаты экспериментальных исследований теплопроводности значительного количества разнообразных неорганических материалов на основе оксидов и фторидов. Результаты подобных работ представляют огромный интерес для развития в дальней~нем теорстичсских моделей тсплопроводиости диэлектрических материалов, а такжс в качестве справочного материала для специалистов, работающих в области разработки лазерной техники и оптоэлектроники.

Целью работы, как се сформулировал диссертант, является выявление зависимостсй коэффициента теплопроводиости твердотельных материалов от ряда параметров - темперазуры, химического состава, структуры и ее особенностей, термической обработки - посредством получения и анализа экспериментальных данных. Для достижения поставленной цели автором использовались стандарзпыс, хорошо ссбя зарскомсндовашиие методики измерения теплопроводпости (статическая низкотемпературная и высокотсмпературпая динамическая), тсплосмкости, а также рентгеновские методы измерения КТР. Все измерения проведены на отградуированпой и поверенной аппаратуре. В дисссртации указаны погрешности измерения исследуемых вся ичин, Диссертация состоит из введения, девяти глав, заключения, списка цитируемой литературы (б22 наименований) и приложения.

Объем диссертации составляет 532 страниц машинописного текста, включая 310 иллюстраций и 33 таблицы в тсксте диссертации и 68 таблиц в приложении. Во введении автор, обосновав актуальность темы исследования, формулирует основпыс цели работы и решаемые задачи, Отмсчается новизна работы, научная и практическая ценность результатов проведенного исследования, Обоснована достоверность полученных результатов и научных положений и выводов, формулируются положения, выносимые на защизу, выделен личный вклад автора, показана апробация работы и количественные характеристики по публикациям по тсмс диссертации, В главе 1, являющейся обзорной, автором сделан краткий обзор подходов и моделей, используемых для описания теплопроводпости диэлектрических материалов при различных температурах, Охаракгсризоваг1а структура объектов измерения, описаны их осповпыс физическис свойства, области примспсння и имеющиеся в литературных данных сведения о тсплопроводпости объектов, выбранных автором для исслсдонапий.

Лвтор диссертационной работы отмечает, что литературные данные для ряда объектов измерения (например, кристаллов гранатов), представленные различными авторами являются противоречивыми. В главе 2 описаны методики измерения температурных зависимостей тсплосмкости и теплопроводносги, а также теплового расширения выбранных автором объектов. Температурная зависимость теплоемкости исследовалась на установке с периодическим вводом тепла УНТО и классическом адиабатическом калоримстре фирмы ООО «Тсрмэкс». Для исследования теплового расширспия использовались рентгеновские аппараты ДРОН-2 и ДРОН-3 и низкотемпературная камера.

Установка для измерения температурной зависимости теплопроводпости ЦТ) методом продольного теплового потока в интервалах температур б-300 К и 50-300 К была создана авторэм работы. Измерения теплопроводпости в области температур 298-673 К проводились с помощью установки ИП-400. В параграфе, посвя1пспном описанию экспериментальных методик, указаны погрешности измерений для величин тсплопроводности, теплоемкости и коэффициента теплового расширения В последующих главах приводятся оригипальпыс результаты исследований, составившие суть настоящей диссертации. Так, в главе 3 представлены результаты исследования температурных зависимостсй тсплоемкости Ср ряда оксилных материалов: (Са,аМ(ЧОз)ъ а- фазы бората бария ВайзО~ (ВВО), трибората лития 1 1ВзО5 ((.ВО), тезрабората стронция эгВзО~ (ЯВО), арто-гсрмапата висмута ВпбезОп (ВОО, гсрмапоэвлитип), гсксагаллат стронции ЯгОанМй~~Ухк~О~~ (НОБ)) и фторидных (фторида евроиия ГтвГз им дифторила свинца РЬГь трифторида лаптапа 1-а('з, изовалснтных твердых растворов Саа50Бг~~0Гз и СдомРЬомГз, гетеровалснтных твердых растворов Са~,Ег,Ез„Са~,.УЬ„Гз„и Ваа,0) а,э0Рзэ,).

Выявлено, что характер температурных зависимостей теилоемкостей исследуемых кристаллов соответствует дебаевс кому. Интересным экснсримснтальным фактом, выявленным автором работы, является одинаковое поведение температурных зависимостей теплосмкости для а-и р фаз бората бария ВаВ,О, Лвтором показано, что ввсдсцис в состав кристаллов с флюоритовой структурой редкоземельных элементов обссцечиваст нелинейный вклад в тсплосмкость. 'Ракжс в главе 3 представлены результаты исследования теплового расширения монокристаллических образцов замсщен ного гексагаллата стронция Ягбан Мя0з7а сО~ > (НОЯ), трибората лития ! лВзОз ((.ВО), твердых растворов МГ (М = Са, Ва) с дифторидамн переходных и трифторидами РЗ металлов. '! смнсратурные зависимости линейного коэффициента а(Т) для кристалла 1-1ВзО~ (1 ВО), цолучсцпыс автором независимыми способами (ре1птеповским и диламстрическим) согласуются, но отличаются от известных литературных лапиных.

Показано, что ввсдс~ис во фторидныс кристаллы с флюоритовой структурой как изо-, так и гстсровалснтных ионов слабо влияет на тепловое расширение, В главе 4 автором работы цредставлены измерения тенлопроволности для кристаллов ортованадатов УЧО.„(ЫЧОя. Величины те~:юпроводности, полученные автором настоящей работы„отличаются от величин, приведенных в литературных источниках. Лвтором цолучс~ы более высокие значения тсплонроводиости для кристаллов ванадатов но сравнению с литературными данными.

Лргумснтом, подтверждающим результаты автора настоящей работы, является то, что па основе кристаллов УЧОь Ос%О., реализованы зффскгивныс коммерческие лазеры. Лвтором работы показано, что за исключением направления <110> теплопроводпость кристаллов УУОч выше по сравнению с величиной тсилопроводиости кристаллов бдУОп и автор подтверждает этот факт расчетом температурной зависимости средней длины свободного пробега в этих кристаллах. В главе 4 приведены результаты исслсдоваиия теплоироводности этих кристаллов с различными лсгируюшими добавками, что является важным для практического использования данных кристаллов в качсстве активных сред твердотельных лазеров. 11рсдставлены результаты исслеловапив теплосм кости кристаллов Сач)?(ЧО.,)7 (В=1'ЗО) и СагвМ(ЧО~)7 (М = К, Ха), Показано, что поведение температурных зависимостей этих криста;|лов, подобно аналогичным зависимостям для сгекла, Причиной этого, по-мнению, автора работы, является значительная разуиорядоченпость кристаллической структуры.

В главе 5 автором диссертационной работы представлены результаты исследования температурной зависимости теплоироводиости значительного количества оксидпых сосдипспий: кристаллов со структурой граната, трибората лития (1.1ВзОз), бората бария (ВаВ.01), тстраборвта стронция БгВяО-,, гсрмапоэвлитина ВпбсзОгь паразсллурита 1'сО, кристаллов ортосиликатов, форстерита МбзЯОгв твердых растворов па основе диоксида циркопия /гОз-УзОп алсксаидрита Л)зВеО~.Сг, кристаллов корунда Л)зОз. Интересным и важным для лазсрной физики результатом данной главы является то, что тсплопроводпость кристаллов со структурой граната пе зависит от концентрации аииопных вакансий, в то время как их спектрально-люмииссцситиыс свойства при этом изменяются значительным образом.

В то жс время показано, чзо измспспис зарядового состояния переходных ионов-активаторов, можег значительным образом влиять на величину теплопроволпос ~ и (па примере кристалла (ЫзОа~Ом.Сг). Для кристалла трибората лития (Ы?10~) выявлсиа анизотропия тсилопроводпости. результаты исследований теплопроводности, позволили автору позиционировать кристалл тетрабората стронция Б«ВяОз в качестве перспективного полифункционального материала фотоцики.