枝晶研究的发展现状

本文主要介绍了枝晶研究的发展现状,主要包括枝晶形貌研究和生长理论研究两个方面.枝晶形貌方面:对生长形态选择问题,比较符合实际的解是"最大质量沉积速率"选择规律;枝晶分枝程度与过冷度和晶体对称性有关,分枝反映晶体的对称性.生长理论方面主要介绍三种生长模型:Zener近似因子模型,扩散限制聚集(DLA)模型和成核限制聚集(NLA)模型.并探讨了需进一步研究的两个方面:具对称结构的枝晶的生长机理和枝晶形貌的统一规范化描述.     

K2SO4晶体枝状形貌及结晶学模型

生长了具有枝状形貌的K2SO4晶体.基于单偏光显微镜下的形貌观察和背散射电子衍射分析,测定了枝晶的生长方向,建立了K2SO4晶体枝状形貌的结晶学模型.研究表明,K2SO4晶体的生长方向为[111]方向和[(1)-(1)1]方向,且两者夹角为114.4°;发育的晶面为(1(1)0)面,是由[111]晶向和[(1)-(1)-1]晶向组成的晶面.K2SO4枝晶具有两种生长模型,当其作为单枝生长时,一个< 111>方向的枝体连续发育做主枝,另一个<111>方向的枝体不连续发育作为侧枝;当其多枝同时生长时,<111>方向既可作为一个主枝,又可以作为其它主枝的一个侧枝.两种模型均指示出了K2SO4枝晶生长的不对称性.该研究揭示了结晶学方向在枝晶形成过程中的控制作用.     

无光釉中LiAlSiO4-SiO2固溶体的枝晶研究

本文研究了无光釉中LiAlSiO4-SiO2固溶体的枝晶形貌、物相、成分、形成温度及其关系.六枝雪花状枝晶为六方晶系的β-石英固溶体,十字状枝晶为四方晶系的凯石英固溶体,即枝晶形貌反映了晶体结构的对称.枝晶的成分与基质玻璃的成分分异与形成温度和机制有关.枝晶形成时存在两种机制,其生长基元分别为原子(分子)生长或晶核切变生长.枝晶分枝程度和形成机制除与过冷度有关外,还与枝晶对称性有关.四方凯石英枝晶多以原子(分子)生长,其分枝少;六方β-石英枝晶多以晶核切变机制生长,其分枝多.     

MOVPE生长AlN的气相反应机理的密度泛函理论研究

利用量子化学的密度泛函理论,对MOVPE生长AlN的气相反应路径进行理论计算和分析,特别针对氨基物DMAlNH2形成后的多聚反应、多聚物消去甲烷反应、以及温度的影响关系进行研究.通过对不同反应路径的吉布斯自由能和反应能垒的计算,分别从热力学和动力学上确定最可能的末端气相反应前体.研究发现,氨基物通过与NH3的双分子碰撞,很容易越过较低的能垒,形成稳定的Al(NH2)3.在385 K＜T＜616 K,三聚物(DMAlNH2)3消去CH4变成(MMAlNH)3的反应容易发生.在641 K＜T＜1111 K,二聚物(DMAlNH2)2消去CH4变成(MMAlNH)2的反应容易发生.而(MMAlNH)2、(MMAlNH)3继续消去CH4生成(AlN)2、(AlN)3的反应,由于吉布斯自由能差都大于零,而且能垒也很大,故很难发生.因此,在AlN的MOVPE过程中,Al(NH2)3、(MMAlNH)2和(MMAlNH)3是最可能的三种末端气相反应前体,它们将决定AlN的表面反应生长.     

晶化对Nd3+∶NaYF4荧光动力学的影响

采用融熔急冷法制备了前驱玻璃和与之晶化后的纳米晶结构玻璃陶瓷.利用光辐射理论,计算在两种样品中Nd3各能级的辐射跃迁几率.根据Dexter理论,得到交叉弛豫几率与Nd3+相对浓度的关系.基于速率方程,描述荧光动力学过程.结果表明:晶化作用能降低Nd3+各能级辐射跃迁几率,减小交叉弛豫几率,延缓动态系统趋于平衡的速率.同时,在较低Nd3+相对浓度掺杂时,晶化作用提高4F3/2能级的相对粒子数,减少4I9/2能级的相对粒子数,结果显示晶化作用能有效提高1.06 μm的输出.     

AlN薄膜择优取向生长机理及制备工艺

不同择优取向的AlN薄膜具有不同的物理化学性质和应用,其择优取向生长机理主要包括热力学的"能量最小化"理论和动力学的"选择进化"理论.在众多的制备方法中,通过控制工艺参数可以沉积出不同择优取向的A1N薄膜,各工艺参数对其择优取向的影响取决于沉积粒子到达衬底前携带能量的大小,它们引起的各晶面生长速率的竞争,其结果表明,择优取向晶面是该沉积条件下生长速率最快的晶面.在诸多工艺参数中,靶基距、离子束轰击是控制AlN薄膜择优取向的最重要工艺参数,靶基距增大容易得到(100)晶面择优取向的AlN薄膜,而一定范围内离子束轰击能量和轰击角度的增大会促进(002)晶面择优取向生长.     

硫酸钾枝状晶的生长与EBSD测定

采用单玻片溶液蒸发法、双玻片溶液蒸发法以及凝胶法,在不同条件下分别获得了硫酸钾枝晶和枝蔓晶,并利用EBSD技术对硫酸钾枝晶和枝蔓晶的结晶学取向进行了测试和分析.研究表明:硫酸钾(K2SO4)枝晶的主干主要沿着＜ 111＞方向生长;而硫酸钾(K2SO4)枝蔓晶中,组成枝蔓晶的相邻枝晶(晶粒)之间存在典型的双晶关系,其双晶轴为＜011＞,双晶面为(053).     

氮化铝晶体的生长惯习面和晶体形态

本文采用氧化铝碳热还原方法制备出了多种形态的氮化铝单晶(晶须).通过透射电子显微镜电子衍射和X射线单晶衍射分析,确定了氮化铝单晶常见的生长惯习面,并分析和讨论了氮化铝晶须形态与氮化铝晶体结构与生长惯习面的关系.具有规则六棱柱锥形的AlN晶须的生长取向为[0001]晶向,而叶片状和四方截面形状的AlN晶须则大多沿〈21-1-3-〉晶向进行生长,细小的薄片状AlN晶须则多以{101-0}面和{101-1}面为生长面.     

LED用硅掺杂GaAs晶体的生长与表征

采用坩埚下降法生长了LED用硅掺杂<511>取向的GaAs晶体.选用带籽最槽的PBN坩埚作为生长容器,密封在石英安瓶中以防止生长过程中As蒸汽挥发.研究了掺杂工艺、固液界面形貌和生长缺陷.结果表明:孪晶化是硅掺杂GaAs晶体生长的主要问题.探讨了孪晶形成机理,优化了生长工艺,成功获得了直径2英寸高质量的硅掺杂GaAs晶体,双摇摆曲线显示所得晶体的FWHM为40 arcsec.     

陶瓷材料烧结过程晶粒生长的元胞自动机模拟

基于晶界能和晶界曲率的晶粒生长驱动力理论,建立了二相晶粒生长的元胞自动机模型,对二相陶瓷材料烧结过程晶粒的生长情况进行了模拟.结果表明,模拟过程稳定且重复性好,模拟结果与制备的Al2O3/TiN复相陶瓷材料微观形貌组织吻合3建立的元胞自动机模型,适用于陶瓷材料烧结过程晶粒生长情况的模拟.