水热法BSO晶体微形貌及其成因研究

晶体宏观形态和表面微形貌特征是晶体生长机制的具体反映,通过对晶体形貌特征的研究,可以探寻晶体生长的规律,为进一步改善晶体的质量打下基础.本文利用双圈反射测角仪、微分干涉显微镜、倒置金相显微镜等测试手段,对两种不同结晶习性的水热法BSO晶体宏观形态和表面微形貌进行了观察和研究,并探讨了水热法生长的BSO晶体{100}、{110}、{211}、{111}等面族的生长形貌形成原因.     

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.     

氟硼铍酸钾晶体的生长、表面形貌和缺陷

采用自发成核方法,以KF-B2O3为助溶剂,在KBBF∶KF∶B2O3为1.5∶5.0∶0.8的体系中,较为重复地生长了尺寸较大的KBBF晶体,从中可加工出10mm×10mm×1.5mm的样品供测试和非线性谐波输出应用.晶体的理想外形由{0001}、{1010}、和{1011}三组单形构成.其宏观缺陷主要为连生、孪生、包裹体,宏观生长台阶和条纹、开裂等.并观察了晶体的表面形貌.     

高温高压生长宝石级金刚石单晶的表面特征研究

本文利用高温高压温度梯度法,NiMnCo合金作为触媒,分别采用籽晶{100}和{111}作为生长面,合成了Ib型宝石级金刚石单晶,对其表面特征进行了分析和讨论.结果发现,宝石级金刚石单晶的表面特征不具有唯一性,多数情况下,晶体{111}面明显较{100}面平整,而且{100}面生长台阶的棱角不清晰,经常会出现经触媒融融过的痕迹,并且这种现象的出现跟籽晶生长面不同和合成温度条件高低无关;{111}面有时也会出现明显的生长台阶,棱角清晰,并且形状较为规则.宝石级金刚石晶体表面特征的不唯一性说明晶体表面特征对生长条件稳定性有更高的要求.     

DKDP晶体的柱面形貌与缺陷分析

采用原子力显微镜观测全方位生长的DKDP晶体的{100}面形貌,发现有螺旋位错,由此推断DKDP晶体{100}面以螺旋位错机制生长;利用同步辐射X射线白光形貌术观测了DKDP晶体缺陷,探讨了不同生长条件及生长阶段对晶体完整性的影响.     

优质立方六面体金刚石大单晶的生长研究

高温高压静压触媒法合成的金刚石单晶,往往呈现六八面体形貌,因为立方六面体单晶{100}面的生长区间相对较小.本研究利用高温高压温度梯度法,自制Fe-Ni合金触媒,通过对合成组装和工艺进行合理调整后,控制晶体在相对低温适合{100}面生长区域内生长,得到的晶体均呈现完整立方六面体形貌;同时为抑制包裹体和其他杂质的进入,人为的提高晶体的径向平铺生长速度,抑制其轴向生长速度.以在33 h内合成的优质立方六面体晶体为例,晶体最大方向尺寸达到7.3 mm,重1.2克拉,其径向生长速度达到0.22 mm/h,轴向生长速度仅为0.08 mm/h,增重速度为7.3 mg/h.     

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.     

KAl(SO4)2·12H2O晶体聚集体形貌及结晶学规律

采用双玻片凝胶法得到了等轴晶系水溶性晶体KAl(So4)2·12H2O(钾明矾)的晶体聚集体形貌.通过光学显微镜和扫描电镜下的形貌观察和分析,根据结晶学和晶体形貌学的基本原理,探讨了该晶体聚集体形貌中蕴含的结晶学规律.钾明矾晶体发育单形{111},以{100}贴在载玻片上生长,形成聚集体形貌时,晶粒{111}以平行连生的方式形成“十字形”枝晶或柱状枝晶,以(320)或(230)为共格晶界形成“Z”形枝状形貌.     

有机模板诱导/均相沉淀法对羟基磷灰石(HAP)晶体形貌的控制生长

通过添加不同有机模板剂,采用均相沉淀法,制备了粒状、柱状、晶须状、片状、多孔状羟基磷灰石(HAP).利用TEM及SEM对其晶体形貌进行了表征,结果表明:不同有机模板剂的氢键作用能力对HAP六方柱面m{1010}、平行双面c{0001}、六方锥面o{1011}表面能的影响决定了这些晶面的相对发育程度,从而实现了HAP晶体形貌的控制生长.     

点状籽晶法生长KDP晶体中散射颗粒分布

在不同的溶液pH值条件下进行了点状籽晶法慢速和快速生长KDP晶体实验,发展了观察晶体中散射颗粒分布的激光层析技术,通过图像处理得到了KDP晶体内部(100)面完整的散射颗粒分部图,对不同生长速度、不同pH值条件下点状籽晶法生长的KDP晶体的散射颗粒分部做了对比.利用表面光学投影技术观察了晶体表面宏观形貌,并由此分析了不同生长条件下生长机制对散射颗粒分布的影响.测定了散射颗粒密度不同部位的晶体透过率.     

常压化学水解反应生长氧化锌晶体

采用ZnCl2·2H2O在常压下高温水解反应生长ZnO晶体,反应温度为500℃.当以SiC为衬底时,可以获得六棱柱形氧化锌晶体,直径约为10μm,长为30～100 μm.当衬底为蓝宝石时,氧化锌沿[0001]呈定向柱状生长,柱的直径为5～10 μm,柱之间具有较多的内部缺陷.当以ZnO为衬底时,在{0001}面,形成连续膜,表面扫描电镜分析表明,晶体具有明显的极性生长特征,[0001]方向呈螺旋柱状生长.在{0001}面,晶体的平整性较好,呈现台阶性生长.     

水平定向结晶法生长大尺寸板状蓝宝石缺陷研究

采用水平定向结晶法(HDS)成功生长出了质量优异的板状蓝宝石晶体.利用光学显微镜,扫描电镜(SEM),并结合化学腐蚀法对生长出的蓝宝石晶体不同位置的样品进行宏观缺陷及微观位错形貌的观测和研究,分析了水平定向结晶法生长蓝宝石晶体的宏观缺陷类型和位错的形貌,探讨了该缺陷在晶体中的分布规律及其形成原因.实验结果发现晶体的宏观缺陷主要包括气泡和包裹体.并结合能谱(EDS)测试包裹体的成分,分析其形成的原因.结果表明块状或絮状的小尺寸包裹体主要是由于C,Si杂质聚集原料中的其它杂质形成;长条形或圆形的大尺寸包裹体是由于Al,O元素的化学计量比严重适配,造成固液界面局部组分过冷形成.结合化学腐蚀法,发现该晶体的位错形貌均为三角型腐蚀坑,并探讨了晶体中位错的形态.     

人造含硼金刚石单晶表面形貌与生长机制研究

本文借助Olympus光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对高温高压合成的含硼金刚石单晶表面形貌进行了分析.研究发现,含硼金刚石表面存在蚀坑、球形颗粒集团、平行台阶、花瓣状生长丘和三角形螺旋台阶等多种表面形貌.这些形貌与晶体内部的缺陷有关,硼原子的进入使金刚石晶体生长速度增加,位错增多,进而导致不同表面形貌的形成,螺旋位错生长是含硼金刚石的主要生长方式.     

常压化学气相输运法合成Zn1-xCoxO晶体

本文采用高温化学气相输运法,温度970℃,在蓝宝石和石英基片上制备Zn1-xCoxO晶体.电子扫描显微镜(SEM)观察发现,蓝宝石晶片上的晶体形貌较SiO2 晶片上的规整,晶体呈现六棱柱或六棱锥体,一般显露柱面m{101-0}、正锥面p{101-1}、负极面c{0001-}和正极面c{0001},晶体表面光滑.在石英基片上得到的Zn1-xCoxO晶体生长的棱面较模糊,基片的部分晶体非定向密集生长,连续形成薄膜结构.X衍射证实晶体为ZnO纤锌矿结构.X光能谱﹙EDS﹚测量表明 ZnO 晶体有钴离子的存在,且浓度随原料中的Co2O3:ZnO的比值增大而增加 .     

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.     

NaCo2O4晶体的生长,形貌和生长机理研究（英文）

采用自发成核方法,以NaCl-Na2CO3为助熔剂,生长了毫米级的NaCo2O4晶体。通过X射线衍射对晶体作了表征。利用扫描电子显微镜和原子力显微镜研究了晶体的形貌和生长机理。结果表明:所得晶体是NaCo2O4,属于六方晶系,晶胞参数:a=b=0.2842 nm,c=1.0894 nm,V=0.0761997 nm3。NaCo2O4晶体是沿c轴层状生长的,同时从阴离子配位多面体的角度分析了晶体的形貌。     

水热法BSO晶体腐蚀像及与晶体对称的关系

对水热法生长的两种不同结晶习性的 BSO晶体进行了腐蚀像的观察研究,得到了{100}、{110}、{211}、{111}晶面的腐蚀形貌特征,建立了BSO晶体腐蚀像在三维空间分布的立体模型。研究发现不同单形晶面的蚀坑形态不同,但都体现了晶体的对称性。不同晶面腐蚀难易程度与晶体结构有关。     

BGO熔体急冷自发结晶形貌

本文研究了BGO熔体在急冷的条件下自发结晶的显露形貌.在急冷的条件下,组成BGO的各个面族自由发育.{321}面族、{211}面族和{111}面族都是按[GeO4]4-四面体以顶角相连的化学键链生长发育的,生长速度快,优先显露,在熔体急冷时保留下来.表面形貌显露不完整的{100}面族是[GeO4]4-四面体以棱相连所对应的面族,生长速度较慢,尚未显露完全熔体就已冷却.从生长速度考虑,在实际生长晶体时以[321]、[211]、[111]方向生长可以获得较快的速度.     

电光晶体硒酸氢铷(RHSe)的生长动力学

本文采用动态循环观察法测量了RHSe晶体在水溶液中不同过饱和度下主要显露晶面的生长速率.结果表明,RHSe晶体主要显露晶面的生长机制是多二维成核生长机制,在饱和点为38.00℃的溶液中,RHSe晶体的{111}和{101}晶面的临界过饱和度分别为1.01;和1.16;.实验过程中还发现,当过饱和度大于1.76;时,晶体生长速率太快而出现宏观缺陷,因而在生长RHSe单晶时,过饱和度应控制在1.76;以下.     

不同pH值下ZTS晶体(100)面台阶生长动力学规律和位错缺陷的研究

通过利用光学显微镜,对不同pH值下ZTS晶体(100)面的台阶推移过程进行了实时观察,发现在同一过饱和度下,调高生长溶液的pH值会导致台阶推移速率降低;而调低pH值时,台阶的平均推移速率增大,当pH =4.2时,(100)面生长速度最快.计算出不同pH值下的台阶动力学系数βl和台阶活化能E的数值.对不同pH值下生长出的ZTS晶体的(100)面进行了位错缺陷观察,发现pH =4.2时,位错密度较低,有利于晶体生长质量的提高.