棱角对NH4H2PO4晶体Z切片薄表面层生长影响的研究

本研究制备了具有不同形式棱角的NH₄H₂PO₄(ADP)晶体Z切片样品。通过实验, 观察不同Z切片薄表面层形成及生长特性, 并计算了不同棱角情况下薄表面层的切向生长速度V及其动力学系数β。结果表明, 正常棱角的缺失, 影响Z切片对其原有形态的“判断”, 进而影响薄表面层的形成及生长; 薄表面层在正常棱角处相遇形成相交角后, 将主要在相交角处形成并向棱边扩展生长, 表明棱角可能为薄表面层的主要生长源。此外, 计算结果显示, 正常棱角处薄表面层切向生长的平均生长动力学系数β_n为131.8 μm/s, 远大于棱角缺失后薄表面层切向生长的平均生长动力学系数β_a=11.6 μm/s, 即正常棱角缺失后, 薄表面层的切向生长速度将大大降低。     

非完整形态KH2PO4晶体薄表面层生长特性

实时观察了非完整形态的KH2PO4 (KDP)晶体在过饱和溶液中以薄表面层生长形式恢复其结晶学形态的过程.提出了晶体形态恢复的“最小多面体原理”,即:在自由生长系统中,对于非完整形态的KDP晶体,当其以薄表面层形式恢复其结晶学完整形态时,薄表面层将选择相应的奇异面方向生长,使晶体形态最终恢复为一个由各结晶学显露面所围成的体积最小的凸多面体.利用PBC理论分析了生长基元在非结晶学显露面上的附着情况并阐述了锥顶处薄表面层倒垂生长的原因.结果表明,薄表面层形成与晶体非完整结晶学形态及不均匀水动力学条件相关联.柱面凹角与非正常棱边及Z切片正常棱角均可诱发产生薄表面层,且薄表面层生长终止于其所在奇异面的正常结晶学晶棱.     

硫脲硫酸锌晶体（100）面台阶生长动力学实时研究

运用光学显微镜实时观测了硫脲硫酸锌晶体（100）面台阶推移过程。获得了不同过饱和度、不同台阶高度、不同生长时间、不同台阶边缘扭折密度下的台阶推移速率;应用＂净流量＂模型解释了不同台阶推移速率的差异与过饱和度之间的依赖关系,计算了生长单元与台阶融合活化能及单台阶的动力学系数。通过分析发现台阶推移速率随过饱和度增加而线性增加,随台阶高度增加而下降;同一台阶推移速率随时间变化的现象与台阶重组过程有关;而台阶边缘扭折密度则从根本上决定了台阶推移速率的大小和变化趋势。     

涂覆法观测KH2PO4晶体Z切片薄表面层形成和生长特性

提出一种实验研究薄表面层形成和生长的涂覆法。利用该方法,以KH_2PO_4(KDP)晶体Z切片为载体,探究晶体的某些部位,比如(001)面、棱边、柱面在薄表面层形成以及生长过程中所起的作用。结果表明,当Z切片的(001)面上的棱边被覆盖,会首先以小晶锥的形式在(001)面形成新棱边,然后自新棱边沿(101)面切线方向出现薄表面层生长;当整个(001)面被覆盖,柱面生长一定时间并形成新棱边,之后也会出现薄表面层生长;当(001)面被涂覆分割,各分割部分能在各自的新棱边形成后以薄表面层方式形成独立的锥体,而在锥体间的棱边恢复后,独立锥体相应锥面能实现连接。可见,棱边是薄表面层形成的先决条件。对各种涂覆处理的Z切片通过光学显微镜实时观测,发现棱边在薄表面层形成中起关键作用,而柱面能提供台阶,在薄表面层生长中起重要作用;同时,得到了不同涂覆处理方式下薄表面层切向生长速度和动力学系数。     

非完整形态KH2PO4晶体薄表面层生长特性

实时观察了非完整形态的KH_2PO_4(KDP)晶体在过饱和溶液中以薄表面层生长形式恢复其结晶学形态的过程。提出了晶体形态恢复的"最小多面体原理",即:在自由生长系统中,对于非完整形态的KDP晶体,当其以薄表面层形式恢复其结晶学完整形态时,薄表面层将选择相应的奇异面方向生长,使晶体形态最终恢复为一个由各结晶学显露面所围成的体积最小的凸多面体。利用PBC理论分析了生长基元在非结晶学显露面上的附着情况并阐述了锥顶处薄表面层倒垂生长的原因。结果表明,薄表面层形成与晶体非完整结晶学形态及不均匀水动力学条件相关联。柱面凹角与非正常棱边及Z切片正常棱角均可诱发产生薄表面层,且薄表面层生长终止于其所在奇异面的正常结晶学晶棱。     

溶液相大尺寸有机薄晶体的生长及其场效应晶体管研究

利用改进的两溶剂混合法生长出大尺寸6,13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯(TIPS-PEN)薄晶体。晶体尺寸可达几毫米,厚度范围为90~700nm。用偏光显微镜确定了其单结晶性。通过对比实验发现,随着溶液浓度的升高,有机薄晶体尺寸增大,厚度增加。用X射线衍射和选区电子衍射对TIPSPEN薄晶体进行表征,结果显示薄晶体具有非常高的有序结构。基于薄晶体的场效应晶体管(FET)具有高的空穴迁移率,达0.39 cm2/V·s,较旋涂制备的薄膜晶体管高两个量级,并且随着薄晶体厚度的降低载流子迁移率增加。     

光学晶体的生长缺陷及分析方法

介绍了光学晶体中的各种生长缺陷,分析了它们的成因以及对于光学晶体性能的影响,并介绍了相关检测方法与手段的特点和局限性.     

快速生长KDP晶体中的包裹体

利用底部热能输入晶体生长装置进行了KDP晶体快速生长,晶体生长速度达25mm/d.利用激光透射成像法、断面显微观察、SEM及电子能谱对快速生长晶体中的各种包裹体进行了观察,分别观察到了平行于生长面的层状包裹及其分布、线形排列的液相包裹以及微观包裹体的形貌、尺度和分布等,讨论了快速生长KDP晶体中包裹体出现的条件,分析了这些包裹体形成的原因.     

L-丙氨酸掺杂下ZTS晶体法向生长动力学及化学侵蚀研究

通过对L-丙氨酸掺杂下ZTS(100)、(010)及(001)面法向生长速度的研究发现,各晶面法向生长速度随过饱和度的增加而线性增加;随掺杂浓度的增加,(100)面的法向生长速度先增大后减小,而(010)及(001)面的法向生长速度先减小,接着增大,然后又减小。分析表明(100)面以位错生长机制为主,(010)及(001)面以连续生长机制为主。利用光学显微镜在侵蚀后的(100)面观察到矩形位错蚀坑,蚀坑密度为33~308 mm-2;掺杂浓度为1%(摩尔分数)时,蚀坑密度最小。     

ZTS晶体(100)面生长过程的实时AFM研究

利用原子力显微镜(AFM)对不同生长条件下ZTS晶体(100)面生长过程进行实时观测发现,(100)面均呈现为台阶面,台阶分单台阶、聚并台阶和准聚并台阶3种。位错、缺陷和二维成核均可形成单台阶;聚并台阶以整体推移的方式生长,而准聚并台阶内的单台阶保持单台阶推移的特点。单台阶的推移展现出明显的各向异性。聚并台阶的聚并程度随着过饱和度增大而增大;台阶簇内台阶合并和不同生长源生成的沿不同推移方向推移的台阶相互影响引起台阶运动失稳均能导致聚并台阶的形成;聚并台阶列同步向前推移体现出生长的稳定性,随着生长进行,生长台阶各个位置的过饱和度差异会导致稳定性遭到破坏。另外发现,晶体表面存在优先成核位置,优先成核位置位于台阶边缘,且成核过程遵循成核—扩展—再次成核的规律性。     

添加剂DTPA对KDP晶体快速生长及性能的影响研究

在添加1×10^-4 (mol/mol KDP) 二乙烯三胺五乙酸(DTPA)的溶液中, 利用“点籽晶”快速生长法生长了KDP晶体. 实验发现, 添加少量DTPA即可使不同饱和温度下的KDP生长溶液的亚稳区宽度均得到提高. 利用激光偏振干涉装置研究了不同浓度的DTPA对KDP晶体(100)面生长动力学的影响. 发现随DTPA掺杂量增加, 临界过饱和度(死区)一直降低, 生长速度则是先增加经过一个最大值后减小. 表征了晶体的光学透过率和晶体内部的杂质金属离子含量, 发现掺杂1×10^-4 (mol/mol) DTPA大幅提高了快速生长的KDP晶体在紫外区的透过率, 并有效地减少了进入晶体内部的杂质金属离子含量.     

KDP晶体生长习性与快速生长研究

发现由五氧化二磷合成的KDP晶体生长原料中含有大量还原性亚磷酸盐杂质．实验表明,亚磷酸盐对晶体锥面生长有显著的抑制作用．低浓度时造成柱面扩展,在高浓度时则使整个晶体的生长速度变慢．这种原料以适当方法提纯后,用“点籽晶”技术进行快速生长实验,平均生长速度达到13．7mm／天．     

KDP晶体柱面生长速率实时测量研究

KDP晶体生长速率高精度地实时测量有助于研究各种因素对晶体生长的影响. 本文用激光偏振干涉法实现了对KDP晶体柱面生长速率和死区的实时测量, 精度达到0.01μm/min. 籽晶 尺寸等实验条件影响测量的结果, 小尺寸(约2mm×2mm)的晶体更有利于死区的表征, 溶解阶段造成的晶体表面位错坑是出现干扰测量的“异常”现象的根源.     

DCTA对KDP晶体的快速生长与光学性能的影响

环己二胺四乙酸(DCTA)作为一种新型添加剂被加入到KDP晶体生长溶液中。采用“点籽晶”快速生长技术, 在掺杂100×10^-6 DCTA的饱和溶液中, 生长了KDP晶体, 生长速度达20 mm/d。研究了这种新型添加剂DCTA对快速生长的KDP晶体的生长习性和光学质量的影响, 并与常用添加剂EDTA的影响效果进行了对比。研究发现, 在KDP晶体生长溶液中添加100×10^-6 DCTA使生长溶液的亚稳区宽度提高了约10℃, 晶体(100)面的生长速度提高了3~10倍; 生长出的晶体在紫外波段的透过率上升了2~8倍, 晶体内部的光散射大大减轻, 激光损伤阈值也有所提高。添加剂DCTA对KDP晶体生长及性能的改善作用比同等浓度的EDTA更加显著。     

晶体生长的边界层效应—兼论光学实时观察法晶体生长技术

晶体生长边界层模型起源于流体动力学边界层模型，但两者又不完全相同，晶全生长边界层模型有两方面的含义：（１）在固－液界面处的、垂直于界面的，由杂质和组份构成的质量流决定晶体生长速度；（２）在界面附加溶度一侧的质量浓度流，其浓度分布是决定界面稳定性的基本参数。     

汞灯辅助MOCVD SnO2薄层晶体的结构与透明导电性研究

采用x—射线衍射(XRD)、高能电子衍射(RHEED)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外可见吸收谱(UV)等技术研究了在汞灯(ML)辅助下进行有机金属化学气相沉积(MOCVD)所得本征及掺杂SnO_2薄层晶体的结构和透明导电性。实验指出,采用汞灯辅助有机金属化学气相沉积(ML-MOCVD)SnO_2薄层晶体比无汞灯辅助的有机金属化学气相沉积(MOCVD)膜层生长速度快,结晶粒度大且其透明导电性能更好。本文对ML-MOCVD SnO_2薄层晶体的结晶粒度与生长温度的关系、掺杂对结晶取向的影响以及可见光透过率、导电性能等进行了较详细的研究。结果指出,ML-MOCVD是获得透明导电优质薄层SnO_2晶体材料的最佳途径。     

晶体生长的边界层效应—兼论光学实时观察法晶体生长技术

晶体生长边界层模型起源于流体动力学边界层模型，但两者又不完全相同．晶体生长边界层模型有两方面的含义：（1）在固-液界面处的、垂直于界面的、由杂质和组份构成的质量流决定晶体生长速度；（2）在界面附加溶液一侧的质量浓度流，其浓度分布是决定界面稳定性的基本参数．特征扩散长度是表征垂直于界面的质量流的一个重要参数．对熔体晶体生长而言，理论估计此值在0．04～0．4cm之间．光学实时观察法晶体生长技术是一种研究晶体生长过程的新颖方法．它能有效地区分扩散-平流和扩散-对流两种不同的生长状态，其实验测得的KNbO3熔体生长的特征扩散长度值为0．01～0．1cm之间．应用此方法实时观察到胞状结构的形成和发展，也证实了界面附近的质量浓度流是决定界面稳定性的一个重要参数．     

Al/Fe液-固界面扩散反应层生长动力学分析

采用镶嵌式技术制备了Al/Fe扩散偶,在铝熔点以上铁熔点以下进行扩散热处理,对Al/Fe液-固界面扩散反应层的生长动力学进行了分析,并建立了生长动力学方程。结果表明,Fe2Al5是热处理保温过程中唯一生成的新生相。在Fe2Al5连续单相层形成之前,其生长受Al原子和Fe原子的化学反应控制;一旦连续的Fe2Al5单相层形成,其生长则主要依赖于Al原子沿其晶界的扩散控制,且伴随着其晶粒尺寸的长大。在800℃以下热处理,可忽略晶粒长大对原子扩散的影响,其生长动力学方程为:y=2020.96exp(-78490/RT)t0.25。但当热处理温度超过铁熔点的0.7倍后,则不能忽略晶粒长大的影响,应适当减小生长动力学方程中的生长指数值。