水热法生长硅酸铋晶体的结晶习性

本文以NaOH溶液作矿化剂,采用水热法生长出硅酸铋(Bi12SiO20,简称BSO)单晶,研究了SiO2含量对BSO结晶性能和形貌的影响。结果表明:当在矿化剂溶液中外加的SiO2量增加时,晶体的形貌发生了较大变化。通过对生长的晶体进行物相和化学成分分析,发现生长的晶体均为同一物相,外加SiO2对BSO晶体的化学成分含量几乎无影响。采用负离子配位多面体的观点,提出晶体的生长基元为[Bi12SiO44]n,并研究了不同生长条件下晶体中各族晶面显露的规律。     

一步法制备纳米氧化锌的形成机理

以氯化锌和氢氧化钠为原料,采用直接水解一步法制备了针状和球形纳米氧化锌.借助于XRD、TEM等测试手段,对纳米氧化锌粉体的制备条件和其对粒度、形貌的影响进行了分析研究.利用负离子配位多面体生长基元理论模型,解释了直接水解合成氧化锌纳米晶体的形成机理和生长习性.研究结果表明,一步法直接合成纳米氧化锌的结晶过程遵循溶解-结晶-聚集生长机理模型;ZnO为极性晶体,具有极性生长特性,其成核过程包括均相成核和非均相成核.     

水热条件下ZnS晶体的极性生长机制与双晶的形成

本文从结晶化学角度出发,研究了ZnS晶体的极性生长的习性机理和双晶的形成,认为闪锌矿硫化锌晶体的结晶形貌主要是由正极面{111}和负极面{()}的显露程度不同所决定的,而正、负极面的显露与否与溶液的碱度密切相关.溶液碱度增加,正极面生长速率逐渐减慢,与负极面生长速率差异减小,晶粒形貌由四面体形变为以正、负极面同时显露的六四面体形和四角锥体,这主要是由于溶液中OH-在正极面上的吸附并影响了正极面生长的缘故;ZnS双晶的形成是由于溶液中存在正离子配位多面体[S-Zn4]6+和负离子配位多面体[Zn-S4]6-两种生长基元并相互结合构成双晶核所致,溶液中正、负配位四面体生长基元的多少与Zn2+、S2-的含量有关.由此合理地解释了晶体的极性生长和双晶的形成机制.     

六方柱与六角片状CdS晶体的水热法生长

本研究工作先用CdCl2和S粉在120℃碱性水溶液中合成了CdS粉末前驱体，再以NaOH为矿化剂，不同的水热条件下分别生长了六方柱和六角片状的CdS晶体。用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及晶体显微照片对产物进行了表征，并分别探讨了水热条件与晶体形貌、六角片状晶体的大小与生长条件之间的关系。     

水热法合成Ga/Sc共掺氧化锌晶体

采用水热法,以氧化锌陶瓷为原料,4 mol/L KOH+1 mol/L LiOH作矿化剂,温度380 ℃,内填充度为75;制备了Ga/Sc共掺氧化锌晶体.结果显示:生长的Ga/Sc共掺氧化锌晶体呈六棱柱状,整个晶体表面基本光滑平整.负极面-c(0001)大面积显露,双掺后的氧化锌晶体形态存在明显的改变.通过超声波扫描显微镜(C-SAM)观察,晶体存在一定数量的生长缺陷.X射线双晶摇摆曲线得出(0002)面半高宽FWHM为28 arcsec,(0002)面半高宽FWHM为46 aresec,表明晶体具有较高的结晶质量.另外,紫外-可见-红外光谱仪测试发现Ga/Sc共掺氧化锌晶体透过率介于氧化锌晶体和掺镓氧化锌晶体之间.     

三硼酸锂（LBO）晶体生长基元与形貌

本文采用称重法研究了ＬＢＯ晶体中的生长速率与溶液过饱和度之间的关系，在盯同过饱和度的条件下，同一晶体的不同界面上出现了粗糙化相变和二维成核的不同生长机制，这种现象用负离子配位体生长基元的观点得到了圆满的解释。通过对溶液结构的测定，证实了溶液中存在着Ｂ－Ｏ３三角形和Ｂ－Ｏ４四面体结构。它与晶体中的配晶位结构相同喧两种配位体形成的（Ｂ３Ｏ７）＾５－与晶体中的络阴离子环相当。环状络阴离有两个非对称分布的     

氧化锌单晶的水热生长与结晶习性

本文应用水热生长法,采用双温区高压反应釜,黄金内衬(φ35mm ×2mm),碱性溶液矿化剂,生长出了毫米级的透明氧化锌单晶,最大单晶可达2mm ×3mm ×6mm.所生长氧化锌晶体为纤锌矿型的六方晶体,晶体呈上部锥形的六棱柱体,{10(1-)1}、{10(1-)0}和{000(1-)}面有较大的显露平面.本文中从温差和填充度方面研究了实验条件对ZnO晶体的生长及其形貌的影响,使用黄金内衬前后的结果表明,用贵金属内衬可以有效阻止釜内壁杂质的进入,使晶体完整透明.     

水热法生长KBBF单晶

氟代硼鈹酸钾KBe2BO3F2(KBBF)晶体是至今发现的可相位匹配的倍频波长最短的晶体.但是,由于该晶体具有很大的面间距,层状生长习性十分明显,因此,至今采用熔盐法生长的晶体厚度较薄,无法按照相位匹配方向切割成倍频器件.我们尝试了采用水热法生长KBBF晶体并获得了成功.我们采用水热法已成功地生长出了厚度达10 mm以上的透明单晶体.本文概述了水热法生长KBBF晶体的实验方法和生长条件(如矿化剂种类,温度,压力,温度梯度,充满度,开孔率等)对晶体生长的影响.最后,用负离子配位多面体生长基元理论模型讨论了晶体的生长机制与形状.     

祖母绿晶体水热生长习性研究

本文研究了在水热条件下祖母绿晶体的生长习性,指出了祖母绿晶面的发育顺序,并用负离子配位多面体生长基元理论进行了解释,根据对晶体的不同用途结合晶体生长习性采用不同的籽晶切型,生长出了符合特殊形态要求的祖母绿晶体.     

晶体生长溶液、熔体结构与生长基元

根据喇曼光谱、红外光谱测试了晶体生长的水溶液、溶剂和熔体的结构,并且在水热条件下进行了外加直流电场的实验,证实了晶体生长基元为负离子配位多面体,在不同的温度和溶液浓度条件下,负离子配位多面体相互联结成不同结构形式和不同维度的生长基元(聚集体),不同维度的生长基元往晶体各个面族上的叠合速率是各不相同的,表现在同一种晶体在不同的生长条件下,其结晶形态可以各不相同,由此进一步阐述了负离子配位多面体生长基元理论模型的合理性.     

Bi4Si3O12晶体的水热法生长研究

采用水热法,以固相烧结的化学计量比(2Bi2 O3∶3SiO2)的玻璃态Bi4Si3O12做培养料,以NaOH溶液为矿化剂,研究了在水热体系下形成Bi4Si3O12晶体的相区.结果发现,在生长温度为380 ～ 500℃,矿化剂浓度为1.5 ～4 mol/L时,自发成核生成的晶粒均为Bi4Si3O12和Bi12SiO20两种物相.通过在矿化剂溶液中外加一定量的SiO2,得到完全纯相的Bi4Si3O12,并生长出尺寸超过8 mm的Bi4Si3O12单晶.无论在矿化剂溶液中是否添加SiO2,生长的Bi4Si3O12都呈四面体形状,显露面以{112}面族为主,Bi4Si3O12晶体的这一结晶习性能够用周期性键链(PBC)理论予以解释.     

高温相偏硼酸钡（α—BaB2O4）晶体的缺陷钎为分析

运用同步辐射X射线白光形貌研究了α-BaB2O4晶体内部的完整性,并分析了α-BaB2O4晶体的缺陷行为及缺陷形成原因。在（001）面发现生长扇界和亚晶界，而在（100）面和（120）面分别观察了位错，位错簇以及针状包裹体。使用双晶衍射实验发现在（001）面有生长条纹，这些生长条纹呈环形，该条纹与熔体中温度波动而导致的生长速度波动有关。运用白光形貌拍摄到高清晰的劳埃斑，表明晶体为三方结构。     

溶液、熔体中负离子配位多面体生长基元的分布与缔合

根据对晶体生长溶液、熔体拉曼光谱的测试结果,剖析了溶液和熔体中负离子配位多面体的分布及其缔合过程,总结出了不同过饱和溶液和不同过冷度熔体中负离子配位多面体生长基元的缔合形式和维度的规律.在靠近晶体的边界层处已出现与晶体结构相同或相似的大维度生长基元.实验表明,生长基元的分布和缔合与溶液过饱和度和熔体过冷度密切相关,从而提出用拉曼光谱进行实时监控,寻找最佳生长物化条件,优化晶体生长边界层的厚度和大维度生长基元的数量,为选择最佳工艺条件提出理论依据.     

负离子配位多面体生长基元和晶体形貌

本文运用负离子配位多面体生长基元理论模型讨论了负离子配位多面体在异质同构和同质异构晶体中的结晶方位和其形态之间的关系,发现晶体的生长习性与负离子配位多面体在不同面族上相互联结的稳定性密切相关.负离子配位多面体以顶角相联最稳定,以边相连次之,以面相连最不稳定.同时,本文用负离子配位多面体生长基元理论模型对极性晶体ZnO和ZnS的生长习性也做了一定的解释.     

热液条件下BGO微晶粒结晶习性形成机理

本文研究了热液条件下ＢＧＯ（Ｂｉ１２ＧｅＯ２０．Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２）微粒结晶习性形成机理。根据热液条件下晶体生长基元为负离子配位多面体结构的理论模型，设计了生长ＢＧＯ晶粒时Ｂｉ－Ｏ６八面体和Ｇｅ－Ｏ４四面体的比例和生长工艺，制备出结晶完好的晶粒，提出Ｇｅ－Ｏ４四面体结晶方位与各个面族之间的显露规律。Ｂｉ１２ＧｅＯ２０晶体中（１１１）面族顽强显露，晶粒呈三次对称，表现出极性晶体的生长特征。Ｂｉ４Ｇｇ     

利用锌渣氧粉碱驱晶化法制备纳米氧化锌紫外吸收剂

以硫酸为浸出剂,提取锌渣氧粉中的锌,形成精制ZnSO4溶液为锌源,NaOH溶液为沉淀剂,采用低温开放溶液法制备出纳米氧化锌,研究锌碱摩尔比、反应温度、不同初始锌离子浓度对产品晶体结构和形貌的影响,确立控制条件:初始Zn2+浓度0.1 mol·L-1,锌碱摩尔比1:5,控制62℃条件下恒温搅拌反应1 h,制备出锥形的六方晶系纤锌矿结构纳米氧化锌,颗粒分布均匀,平均粒径为100 nm.ZnO的形成是以负离子四面体ZnO2-2为生长基元,由Zn(OH)2到ZnO"结晶-溶解-再结晶"过程.制备的氧化锌在紫外光区280～400 nm波段有很强的吸收性,在可见光区有较好的透过率,具有良好紫外光遮蔽性和可见光透过性,可作为紫外线吸收剂使用.     

离子晶体生长机理及其生长习性

从阴、阳离子在界面上互相配位的角度介绍了一种新的微观生长机理模型,指出了生长基元进入晶格的驱动力为离子之间的静电引力,其相对大小由各界面上离子的静电键强近似测定.讨论了完好晶体(如ZnS、CsCl、PZT和PbWO4晶体)的生长习性.提出了一种新的生长习性判定法则.即当晶体生长由台阶产生速度决定时,晶体的生长习性与晶体中络合能力最小的离子在各界面上的配位数有关.在界面上离子的配位数越小,该晶面的生长速度越快.当晶体的生长速度由台阶移动速度决定时,晶体的生长习性与晶体中络合能力最小的离子在界面上的密度有关.在界面上离子的密度越小,该晶面的生长速度越快.     

水热法合成氧化锌晶体

本文采用水热法,通过改变矿化剂浓度,合成了具有不同晶体形态的氧化锌晶体.在430℃,填充度为35;,矿化剂浓度为1M KOH时,只合成了氧化锌微晶.氧化锌晶体的长度为几百纳米到几微米,晶体形状为六棱锥体.当矿化剂为3M KOH或2M KOH、1M KBr时,合成了高质量的氧化锌晶体.反应 24h后,合成的最大晶体长度(c轴方向)超过1mm,晶体呈单锥六棱柱体,显露柱面m{1010}、锥面p{1011}、负极面o面{0001}.另外还生成多种不同形态的微晶体,最小几微米,中等的几十微米,为六棱锥体,显露锥面p{1011}、负极面o面{0001},没有显露柱面.     

KTP晶体的溶解度测定及其水热法生长

在溶液填充度f=70;,温度T=400,450,500和550℃的条件下,本实验通过淬冷失重法测定了KTP晶体在K2HPO4+KH2PO4水溶液中的溶解度.结果发现:在温度T≥450℃,K2HPO4和KH2PO4的浓度分别为2 mol/1和0.1 mol/1的条件下,KIP晶体在溶液中有足够大的溶解度和溶解度温度系数.该结果符合水热法生长KTP晶体的要求.并且通过水热法在溶液填充度f=70;,温度T=470～520℃的条件下,以2mol/1 K2HPO4+0.1 mol/1KH2PO4+1;质量分数H2 O2为矿化剂,合成出尺寸为24×14×60 mm3的KTP晶体.     

极性有机晶体N—4—硝基苯—（L）—脯氨醇的结晶习性和形成机理

从结晶化学角度出发，研究了极性有机非线性光学晶体Ｎ－４－硝基苯－（Ｌ）－脯氨醇的结构与晶体形貌间的关系，从结构基元在晶体中的方位和生长基元在各面族上的叠合规律，讨论了ＮＰＰ晶体结构习性的形成机制，并解释了正角极面生长速率差异很大的原因。