静态溶液中KDP籽晶长大的浮力对流模拟研究

采用有限容积法,对KDP籽晶在静态溶液中的生长过程进行了数值模拟,研究了籽晶长大过程中的形状变化,考察了体过饱和度和籽晶特征尺寸对籽晶表面过饱和度及剪切力的影响,重点分析了籽晶长大过程中的尺寸效应.结果表明,当籽晶的特征长度小于临界尺寸时,籽晶的生长速率随着晶体尺寸的增大而加快;而当籽晶的特征长度大于临界尺寸时,籽晶的生长速率随着晶体尺寸的增大而减慢.     

旋转半径对KDP晶体生长过程影响的数值模拟研究

相比传统KDP晶体同心旋转的生长方式,本文利用数值模拟的方法,针对不同旋转半径和不同籽晶摆放方式对KDP晶体生长过程中溶液流动和物质输运的影响进行研究,以寻找提高晶体表面过饱和度及其均匀性的方法.计算结果表明:随着旋转半径从0 cm增大到3 cm,晶面时均过饱和度整体也逐渐增大,柱面平均均方差逐渐减小,锥面平均均方差先增大后减小;当晶体摆放方式采用棱边迎流时,晶体表面时均过饱和度相比柱面迎流略有下降,但其平均均方差最小,有利于减少包裹体的产生.     

pH值对KDP晶体位错结构的影响

在一定的过饱和度下,分别用点状和片状籽晶在不同pH值溶液中生长出了KDP晶体.利用化学腐蚀法对KDP晶体的不同晶面进行了腐蚀,得到了清晰的位错蚀坑.应用光学显微镜对位错蚀坑的分布特点和密度做了观察分析,发现很多位错蚀坑成线状排布.pH值对KDP晶体位错密度有较大影响,低pH值条件下生长出的晶体位错密度较大.测试了KDP晶体样本的透过率,结果表明位错密度对KDP晶体的透过率没有明显的影响.     

晶体生长机制和生长动力学的蒙特卡罗模拟研究

采用动力学蒙特卡罗方法,对在完整光滑界面上低过饱和度溶液中的晶体生长机制和动态过程进行计算机模拟,得到了晶体生长速率与溶液过饱和度之间的关系以及晶体生长的表面形态.对以二维成核为主要生长机制的动力学生长规律进行分析,发现了二维成核生长的生长死区以及单核生长转变为多核生长时的过饱和度临界值,讨论了热粗糙度、表面扩散、台阶平均高度以及表面尺寸对晶体平均生长速率的影响.     

KDP晶体生长的溶液流动和物质输运计算

本文采用有限容积法,对KDP晶体生长过程中溶液的流动和物质输运进行了数值模拟.结果表明:随着入口溶液流动速度的增大,籽晶的上表面因自然对流而引起的抽吸作用减小,表面过饱和度的最小值沿x正向发生右移,其上表面的剪切力先减小后增大.随着入口溶液过饱和度的增大,籽晶上表面剪切力增大.不同尺寸的籽晶表面过饱和度的分布差异较大.籽晶的生长边界层厚度与溶液流动密切相关,入口溶液流动速度越大,厚度越小,但其受入口溶液过饱和度的影响较小.     

点状籽晶法生长DKDP晶体的研究

本文研究了影响溶液稳定性的因素,主要包括溶液的纯度、饱和点和过饱和度等,并对DKDP的点状籽晶法生长进行了初步研究.同时比较了不同生长速度生长的晶体质量.结果表明:经超细过滤的高纯度溶液稳定性有很大提高,而此时生长速度对晶体质量的影响不大.最后,获得了X、Y向生长速度达3.8mm/d的点状籽晶,生长出尺寸为44mm×44mm×48mm的高质量DKDP晶体,并对晶体生长的表面进行了微观观察,分析了DKDP晶体生长的微观机制.     

KDP晶体(101)面生长动力学研究

晶体法向生长速度是晶体生长动力学研究的-个重要参数.用激光偏振干涉法实现了KDP晶体锥面生长速度的实时测量,发现KDP晶体锥面生长过程中存在与柱面类似的死区,对传统降温法生长大尺寸KDP晶体和点籽晶快速生长技术中过饱和度的控制有重要指导意义.用螺旋位错模型讨论了锥面生长的动力学规律.计算了锥面台阶自由能和动力学系数.     

KDP晶体中包裹体形成机制的探讨

本文介绍了包裹体对KDP晶体质量的影响,并从两个方面探讨了KDP晶体生长过程中包裹体的形成机制.通过分析KDP晶体表面原子结构研究了不同杂质的吸附情况以及杂质对生长台阶的阻碍作用,通过分析晶体生长过程中流体动力学和质量输运条件的变化研究了旋转晶体的流体切应力和表面过饱和度,结果表明吸附杂质对生长台阶的阻碍和表面过饱和度的不均匀造成了生长台阶的弯曲和宏观台阶的形成,导致生长台阶形貌的不稳定是包裹体形成的重要原因.     

三维运动下KDP晶体生长过程中的应力分析

作为一种新型溶液晶体生长方式,“三维运动生长法”能够快速生长高质量大尺寸的KDP晶体.为了了解KDP晶体在三维运动生长过程中晶体内部的应力状态,本文采用有限元法对三维运动下KDP晶体生长过程中的应力分布进行了计算.结果表明,掣晶杆顶端附近以及晶面和掣晶杆交接处存在明显的应力集中,主应力较大,是晶体生长过程中的易开裂点.增加掣晶杆直径,使用圆头掣晶杆和降低三维运动过程中的加速度能够降低晶体内部的最大主应力,减小晶体在生长过程中开裂的机率.     

快速生长KDP晶体表面的光学显微实时观察

设计了一套溶液降温法晶体生长显微实时观察装置,对快速生长KDP晶体{101}和{100}表面形貌的演化过程进行了实时观测分析.测量了晶体表面生长层切向生长速度随溶液过饱和度的变化曲线,并利用台阶生长动力学方程计算了相关动力学参数.进行了Fe3+掺杂实验,结果表明Fe3+的存在会影响到不同晶面上生长层的动力学系数,从而改变KDP晶体表面生长层的切向生长速度.     

Fe3+对KDP晶体生长影响的研究

金属离子对KDP晶体的影响是多方面的.本文采用不同的过饱和度,在不同的Fe3+掺杂浓度的生长溶液中生长KDP晶体,定量地研究了Fe3+对KDP晶体生长的影响.实验发现,无论是在高过饱和度还是在低过饱和度下生长KDP晶体,在一定的浓度范围内,Fe3+的掺入既可以增加生长溶液的稳定性,又可以有效抑制晶体柱面的扩展,而且晶体基本不楔化,同时,对晶体光学性能的影响也不大.     

具有大尺寸(001)晶面的有机DAST晶体生长与THz波产生

具有大尺寸(001)晶面的有机晶体DAST(4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯磺酸盐)的生长对构建高强度宽带THz辐射源具有重要意义,但也极具挑战性.本论文采用斜板法结合缓慢冷却技术,研究了生长液浓度对晶体长宽比的影响.通过对生长条件的精确控制,生长出了具有大面积(001)晶面的DAST晶体.经检测,晶体具有良好的表面质量.晶体在无需表面抛光的条件下,实现了单周期太赫兹脉冲输出,光-太赫兹转换效率达到0.66;.     

紫外非线性光学晶体三硼酸铯的生长和性能

采用泡生法和提拉法生长出三硼酸铯(化学式CsB3O5,简称CBO)晶体,研究了晶体生长工艺条件及晶体生长形态.泡生法生长的CBO晶体的尺寸为40mm×25mm×25mm;生长过程中晶体转速为10～20r/min,降温速率为0.1～0.2℃/d.用提拉法生长出20mm×30mm的CBO晶体;生长过程中液面温度梯度为60℃/cm,提拉速度为8mm/d.在生长过程中Cs2O的挥发速度大于B2O3的挥发速度.CBO单晶的晶面由[011]斜方柱和[010]斜方柱单形组成,属于[011]单形是4个较大的面,属于[101]单形是4个较小的三角形晶面.CBO在紫外波段具有较大的有效非线性光学系数.利用CBO进行Nd∶YAG激光和频获得了高转换率的波长355nm及266nm相干光输出.     

铜单晶的定向方法研究

采用改进的垂直布里奇曼法生长出外观完整、表面光滑、尺寸为φ15 mm×35 mm的Cu单晶体,报道了一种铜单晶定向的新方法.将生长出的铜晶锭在浓度为40;的硝酸溶液中浸蚀10 min左右,晶锭表面出现取向一致的反光面,用激光正反射法对其表面的反光面进行初步定向,再参照X射线衍射回摆谱对晶面进行修正,得到了铜晶体的(111)、(200)和(220)晶面,进而得到任意所需的晶面.该方法对于制作铜单品器件具有重要参考价值.     

KDP晶体的点状籽晶法生长及其缺陷研究

研究了溶液Ph值对KDP晶体生长形态的影响,进行了晶体生长实验和参数对比.以提高溶液Ph值为主要手段在低过饱和度下进行KDP晶体点状生长.对点状法生长的晶体进行了缺陷分析,测定了晶体不同区域的金属离子含量并进行了对比分析.实验表明溶液Ph值对晶体各向的相对生长速度有显著的影响.在Ph=5.0、低过饱和度(σ＜0.02)条件下生长出50×50×50mm3的晶体.     

具有大尺寸(001)晶面的有机DAST晶体生长与THz波产生（英文）

具有大尺寸(001)晶面的有机晶体DAST(4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯磺酸盐)的生长对构建高强度宽带THz辐射源具有重要意义,但也极具挑战性。本论文采用斜板法结合缓慢冷却技术,研究了生长液浓度对晶体长宽比的影响。通过对生长条件的精确控制,生长出了具有大面积(001)晶面的DAST晶体。经检测,晶体具有良好的表面质量。晶体在无需表面抛光的条件下,实现了单周期太赫兹脉冲输出,光-太赫兹转换效率达到0.66%。     

脉冲激光烧蚀制备纳米硅晶粒成核生长的热力学条件研究

文中利用蒙特卡洛方法,引入成核生长模型,研究了纳米硅晶粒成核生长过程.结合宏观阻力模型,计算了纳米硅成核和生长所对应的过饱和度范围.结果显示,衬底的二次溅射,造成成核次数增多,生成小尺寸纳米晶粒的数量增加;晶粒成核过程和生长过程所需要的过饱和度范围不同,过饱和度较大(>2600)时成核次数多生长次数少;而过饱和度在250～2600时生长次数多成核次数少.     

一水甲酸锂单晶生长和(110)面边界层的全息研究

本文合成一水甲酸锂原料,选择适宜生长条件,用水溶液法培育出完美一水甲酸锂单晶(LFM).利用全息相衬干涉显微术对(110)面边界层特性进行实时观测和研究.实验表明,在自然对流情况下,边界层内折射率梯度分布函数Δn(x)和浓度分布函数Cx(x)为指数形式;另外,体过饱和度与晶面过饱和度之间呈指数关系.     

过饱和度对KDP晶体生长与光学性能的影响研究

在不同过饱和度的溶液中生长了KDP晶体,对生长晶体的透过率,光散射和激光损伤阈值进行了表征.研究了不同过饱和度对KDP晶体生长及光学性能的影响.实验表明:KDP晶体可以在高过饱和度(σ＞3;)溶液中实现快速生长,生长速度可大于10 mm/d;但随着溶液过饱和度的增加,KDP晶体生长溶液的稳定性降低,晶体容易出现包藏、开裂和添晶等缺陷,晶体的光学性能也随之降低.     

KDP晶体杂质对生长及出槽应力分布的影响

KDP晶体中的杂质易导致其开裂.本文采用有限元法分析了不同属性、尺寸、形状的晶体杂质对大尺寸KDP晶体生长及出槽应力分布的影响.结果表明,不同属性的杂质对晶体生长应力和出槽应力分布具有不同程度的影响.杂质附近的生长应力与杂质的弹性模量呈正向变化;杂质附近的出槽应力与杂质和晶体的热膨胀系数之差呈正向变化;杂质的尺寸越大,形状越尖锐,杂质附近的生长应力和出槽应力均增大.