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;.     

有机非线性光学晶体DAST的生长、形貌及透过光谱

采用自发结晶法和籽晶法制备了4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲基苯磺酸盐(DAST)晶体,所得晶体尺寸为10 mm×10mm 1～2 mm.研究了不同生长位置对生长习性和晶体形貌的影响,在溶液中部或顶部生长时DAST晶体倾向于沿a轴方向生长,晶体呈片状;在溶液底部时DAST晶体c轴方向生长加快,晶体呈块状.测试了DAST晶体(001)面X射线衍射摇摆曲线,对比分析了不同生长方法对晶体质量的影响.另外,对所制备的DAST晶体的透过光谱及吸收系数进行了研究.     

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%。     

对甲苯磺酸(PTSA)对DAST晶体生长、表征的影响

向4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯磺酸盐(DAST)甲醇溶液中加入对甲苯磺酸(PTSA),从中生长出DAST晶体.测试了纯生长溶液和加入PTSA后溶液的亚稳区,发现PTSA能够明显增加DAST生长溶液的亚稳区的宽度.通过粉末XRD和FTIR分别测试了PTSA掺杂和未掺杂溶液中生长的DAST晶体的晶体结构和官能团,测试结果表明PTSA并不会改变其晶体结构.溶液的稳定性有助于生长出大尺寸DAST晶体.     

降温速率对DAST单晶生长的影响

使用籽晶法通过调整降温速率生长出高质量4-N,N-二甲胺基-4′-N′-甲基-氮杂芪对甲苯磺酸盐(DAST)晶体,研究了降温速率对DAST晶体结晶质量、光学特性及太赫兹输出特性的影响。通过核磁共振分析表征了合成原料的结构和纯度。使用X射线衍射仪对生长晶体的(001)面进行X射线摇摆曲线测试,测试结果表明在降温速率为0.1 ℃/d条件下获得的晶体质量最佳,其摇摆曲线半高宽(FWHM)为57.6″。此条件下生长的晶体在780~1 576 nm波长范围内光透过率达65%。使用差频法从DAST晶体中产生了0.1~20 THz范围内的宽频可调谐太赫兹波,在18.8 THz处得到太赫兹波最大输出能量为0.477 μJ/脉冲,对应的能量转换效率达5.31×10^-5。     

对甲苯磺酸(PTSA)对DAST晶体生长、表征的影响（英文）

向4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯磺酸盐(DAST)甲醇溶液中加入对甲苯磺酸(PTSA),从中生长出DAST晶体。测试了纯生长溶液和加入PTSA后溶液的亚稳区,发现PTSA能够明显增加DAST生长溶液的亚稳区的宽度。通过粉末XRD和FTIR分别测试了PTSA掺杂和未掺杂溶液中生长的DAST晶体的晶体结构和官能团,测试结果表明PTSA并不会改变其晶体结构。溶液的稳定性有助于生长出大尺寸DAST晶体。     

溶剂对有机非线性光学晶体NPAN生长习性的影响

本文测定了有机晶体N-(4-硝基苯)-N-甲基-2-氨基乙腈(简称NPAN)在某些醇和酮有机溶剂中的溶解度,研究了NPAN在这些有机溶剂中的溶液热力学性质、溶质与溶剂的相互作用以及溶剂对NPAN结晶习性的影响.根据界面熵因子α值,预测了NPAN晶体在不同溶剂中低指数晶面的晶体生长机制.选择丁酮为生长溶剂,进行单晶生长实验.在35～25℃温度区间内,用溶液降温法在较高过饱和度下成功地培养出尺寸为37×7.0×7.0 mm3的棱柱状透明单晶,所得晶体的外形与预测的结果相吻合.     

YVO4晶体缺陷分析

运用同步辐射白光X射线形貌术分析了YVO4的结构和缺陷行为,也观测了YVO4晶体(001)、(100)面的缺陷.发现在(001)面出现应力生长区、沿[100]方向的位错线以及晶体中镶嵌结构.运用白光形貌术拍摄到的劳埃斑,证明晶体为四方晶系.确定了小角晶界是引起多晶的主要原因.采用电子探针仪分析了散射颗粒形成是由杂质铁和铝的引入造成.     

KDP晶体各向异性力学特性分析

利用压痕实验研究了KDP晶体在(001)晶面不同晶向上的硬度和断裂韧性力学特性,在此基础上利用划痕实验对(001)晶面不同晶向上的脆塑性转变点位置进行了研究.结果表明:在KDP晶体(001)晶面的[110]晶向上硬度值最小,断裂韧性值最大,最易产生塑性变形,最不易产生脆性断裂,在该方向上可以得到较大的临界切削深度,而在[100]晶向上硬度最大,最易产生脆性断裂,不易产生塑性变形,临界切削深度最小.此研究结果为磨削实验提供指导意义,即在(001)晶面上沿[110]晶向能加工出表面质量较好的KDP晶体.     

晶体的生长习性与配位多面体的形态

本文由配位多面体生长习性法则分析了ZnS,锐钛矿和γ-AlO(OH)晶体的生长习性.发现ZnS晶体的各晶面的生长速度为:v(111)＞v(001)=v(010)=v(100)＞v();锐钛矿各晶面的生长速度为:v(010)=v(001)＞v(110)＞v(111);γ-AlO(OH)晶体各晶面的生长速度为:v(100)＞v(001)＞v(101)=v(110)＞v(010).此结果与在水热条件下观察到的生长习性符合得相当好.指出了当晶体结构中配位多面体只有一种方位时,此晶体的生长习性与配位多面体的形状相类似.即配位多面体顶点指向的方向生长速度快;面指向的方向生长速度慢;棱指向的方向生长速度介于两者之间.此外,本文还指出了PBC理论在分析极性晶体的生长习性时存在的缺点.