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.     

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).     

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.     

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.     

一些溶液法生长的晶体非平衡枝状形貌及其对称性分类

本文基于一些简单的溶液法晶体生长实验及观察,对非平衡枝状晶体形貌进行了对称性探讨,并提出一种依据晶体的对称性对非平衡形貌进行分类的方案,即:形貌具各向异性且完全受晶体本身的对称性控制,称枝晶;形貌总体具各向同性但局部具各向异性,这种局部各向异性与晶体本身的对称不完全一样,但与晶体本身对称有关,称枝蔓晶;形貌具各向同性,不受晶体本身的对称控制,称密枝(或球粒晶).这一分类方案对进一步认清非平衡枝状形貌的本质特征、规范一些形貌术语有重要意义.     

Di-Ab-An体系远离平衡枝状形貌的演化及枝体结晶学各向异性特征研究

对钠长石(Ab)-钙长石(An)-透辉石(Di)三元体系跨相界线的不同成分点在不同的降温速度条件下快速结晶形成的枝状形貌进行了研究.透辉石为枝晶,斜长石为球粒晶.当降温速度慢于1℃/min后,枝状形貌变为板-柱状形貌(即近平衡形貌).我们的实验结果中没有观察到如E.Brener 和H.Muller等人提出的形貌演化图一样的演化规律.当成分点靠近同结线后,出现两晶共结形成的"中空结构".通过光学显微镜下测试其光学性质发现,透辉石沿c轴方向延长,斜长石沿a轴延长,与晶体结构中的强键链方向一致,即快速结晶时晶体沿着结构中负离子配位多面体共角顶、共棱形成的强键链方向生长形成枝体.     

CuCl枝晶与单质Cu枝晶的生长与枝晶形貌结晶学分析

以锌粉和氯化亚铜为原料,采用水热法,制备了单质Cu枝晶与CuCl枝晶.利用X-射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM),对枝晶产物和生长机理进行了表征.结果表明:单质Cu枝晶多为黄色具有金属光泽的三维树枝状结构,也可见二维枝状结构;CuCl枝晶为白色二维叶片状结构.尽管CuCl叶片在整体的外形上略有不同,但结晶学特征是相同的,都可以观察到明显的主干,在主干的两侧均有侧枝,且侧枝与主干之间呈60°夹角关系,同侧的侧枝之间彼此平行排列.通过对叶片状枝晶的结晶学规律的分析发现:CuCl枝晶的主干是由四面体单体沿[121]方向以平行连生方式形成,侧枝是四面体单体分别沿[211]和[112]平行连生而成.     

定向凝固过程中的不规则固液界面形貌

固液界面通常为规则界面, 但有时为不规则界面,如倾斜枝晶、退化枝晶和海藻状晶体界面.以琥珀腈为研究对象,用设计的定向凝固实验体系, 研究了不同温度梯度和界面生长速度对固液界面形貌的影响.实验结果表明:界面生长速度一定时,增加温度梯度界面由倾斜枝晶逐渐转变为退化枝晶,最终成为海藻状晶体;温度梯度一定时,降低界面生长速度界面会发生类似的变化.温度梯度和界面生长条件在一定范围内变化时,界面可以从一种生长方式变为另一种方式,如可以从海藻状晶体连续地变为倾斜枝晶.在某些条件下,海藻状晶体和倾斜枝晶可能同时出现在界面上,并竞相生长.退化枝晶界面处于动态变化中,二次枝晶臂不断地改变着生长方向.     

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.     

定向凝因过程中胞晶生长方向顺流偏转机制的研究

本文利用透明模型合金ＳＣＮ－０．７ｗｔＥｔｈ，系统考察了定向凝固中强制性生长胞晶在生趣其生长方向的液相对作用下形态的顺流方向传转的机制。发现胞晶生长端前沿流场的不对称，其形成其溶质分布的不对称，导致胞端两侧生长动力学因素的差异，是形成胞晶顺流偏转的主要原因。     

电化学沉积法制备镍枝晶

采用电化学沉积法制备了镍枝晶沉积物,考察了不同的试验参数对枝晶生长过程以及微观形貌的影响.结果表明,枝晶具有典型的自相似性,枝晶容易在高的电流密度下生长,电流密度高,提高了阴极过电位,有利于枝晶形成;电解液里Ni2浓度的增加,沉积层分型更加明显,制备的镍枝晶逐渐稀疏,分叉也相应减小.随着电解液温度的提高,沉积层由开放型向致密型转化.这是因为在很高电流密度下,很容易发生析氢反应,释放大量气泡;金属离子在气泡之间的空隙被还原形成多孔的沉积层.     

CdSe纳米晶薄膜的光敏特性研究

硒化镉(CdSe)是一种光电性能优异的II-VI族化合物半导体.采用真空热蒸发技术在Si(100)衬底上制备出高质量的CdSe纳米晶薄膜,并利用X射线衍射仪(XRD)、Raman光谱仪、膜厚测试仪、扫描电镜(SEM)和数字源表对其结晶性能、晶体结构、表面形貌及光敏特性进行了表征.结果显示,CdSe纳米晶薄膜呈六方纤锌矿结构,纯度较高,结晶性能较好,沿c轴择优生长的优势明显;同时,薄膜具有典型的光敏电阻特性,且电阻值受光照强度、退火温度影响明显.     

Di-Ab-An、Q-Lc体系非平衡结晶及枝晶结晶学方向测试研究

本文对两个典型的硅酸盐体系:Di(透辉石)-Ab(钠长石)-An(钙长石)体系和Q(石英)-Lc(白榴石)体中结晶物相系进行了枝状形貌、枝体结晶学方向测试及结晶能力方面的研究.通过偏光显微镜(PL)、扫描电镜(SEM)观察发现:透辉石、低鳞石英、α-方石英都发育为枝晶,而斜长石发育成放射状球粒晶和针状晶体.通过电子背散射衍射(EBSD)测试确定出透辉石是沿<001>方向发育成枝晶的主干、低鳞石英是沿<100>和<010>方向发育成枝晶主干、α-方石英是沿两个<100>方向发育成枝晶的主干.并发现两个体系在相同降温速度下的结晶能力不同.     

球形方解石的合成和表征

25℃下,用豆腐废水作为碳酸钙形貌调节剂,用Na2 CO3和CaCl,·6H2O作为原料合成碳酸钙,研究豆腐废水对产物组成和粒子形貌的影响.用粉末X-射线衍射仪(XRD)和红外光谱仪(FT-IR)对合成的产品晶型进行了表征,用扫描电子显微镜(SEM)观察研究粒子的形貌.研究结果显示,合成得到的产物是纯的方解石,粒子的形状是球形的或者是接近球形的.结果 说明,豆腐废水虽然不会影响碳酸钙的晶型,但是会影响碳酸钙粒子的形貌.     

不同形态Cu2O枝晶的可控制备及形成机理

以酒石酸、铜盐以及碱为主要原料,在水热条件下通过控制相关的实验参数,制备了一系列不同形态的Cu2O晶体和枝晶.采用XRD、SEM等手段对不同形态的Cu2O晶体进行了表征,初步探讨了不同形态的Cu2O晶体和枝晶的成因.结果表明,晶体生长条件的改变主要是通过影响晶体的生长过程而影响晶体颗粒的大小及具体形貌.在低温(110 ℃)、高过饱和的碱性溶液中,所得Cu2O为形态稍有差异的粒状晶体;在高温(150℃)、较弱的碱性溶液中,只需较短的时间就可以获得三维十字枝状Cu2O晶体.     

Si和GaAs衬底上的ZnTe、CdTe分子束外延材料的晶向倾角

本文采用X射线双晶衍射二次测量法对φ76mm Si(211)和GaAs(211)B衬底上生长的ZnTe和CdTe外延层的晶向倾角进行了测量,发现对于Si和GaAs衬底,外延层的[211]均绕外延层与衬底的[0-11]复合轴朝[111]倾斜,其晶向倾角与晶格失配呈线性关系;通过实际测量验证了在外延层探测到的[133]峰代表[211]关于[111]旋转180°的[255]孪晶向.     

退火时间对铝诱导非晶硅薄膜晶化过程的影响

基于铝诱导非晶硅薄膜固相晶化方法,利用直流磁控溅射离子镀技术制备了Al/ Si…Al/ Si/ glass周期性结构的薄膜.采用真空退火炉对Al/ Si多层薄膜进行了500℃退火实验,通过透射电子显微镜(TEM)分析了不同退火时间下Al/ Si多层薄膜截面形貌的变化规律,并结合扩散过程探讨了退火时间对铝诱导非晶硅薄膜晶化过程的影响机理.研究结果表明:在铝诱导非晶硅薄膜固相晶化过程中,在退火过程的初期,晶态硅薄膜的生长主要来源于因Al的存在而形成的硅初始品核数量增加的贡献.随退火时间的延长,晶态硅薄膜的生长主要是依靠临界浓度线已推进区域中未参与形核的硅原子扩散至初始品核位置并进行外延生长来实现的.经500℃退火1 h后,Al/ Si薄膜的截面形貌巾出现了沿Si(111)晶面生长的栾品组织.     

微孔α-Al2O3支撑NaA沸石分子筛膜的合成与表征

以微孔α-Al2O3瓷板为支撑体,通过负载晶种水热反应合成了NaA沸石分子筛膜,利用XRD和FESEM表征了膜的相组成及微观结构,比较研究了动态和静态两种晶化体系对分子筛成膜的影响机制.将Na2SiO3·9H2O、NaAlO2和去离子水按n(Na2O):n(SiO2):n(Al2O3):n(H2O)= 3:2:1:148配制溶液,于95 ℃水热反应2 h制得晶种;再用Na2SiO3·9H2O、Al2(SO4)3·18H2O、NaOH及去离子水作起始物,按nNa2O:nSiO2:nAl2O3:nH2O=7.5:2:1:600配制膜晶化液,分别将负载晶种的支撑体置于动态(190 r/min搅动)和静态的晶化液中,于97 ℃下晶化4 h合成NaA沸石分子筛膜.结果表明:静态体系形成的膜主要由晶种和分子筛晶粒沉积构成,结构疏松且缺陷较多;而动态体系形成的膜则是由晶种交织生长而成,膜层薄、结晶度高、均匀连续,且成膜过程易于有效控制.     

铟掺杂ZnGa2O4纳米线中的结构缺陷分析

用热蒸发的方法合成了铟掺杂的ZnGa2O4纳米线.利用透射电镜和X射线能谱对样品的结构和成分进行了研究.在"之"字形和竹节形两种形貌的纳米线中分别发现了孪晶和面位错两种缺陷."之"字形生长的纳米折线是孪晶,沿<111>方向生长,孪晶角为140°.竹节形的纳米线沿<011>方向生长,竹节处存在两种面位错,面位错与生长方向分别成54°和90°角.缺陷的存在对纳米线的性质将产生重要影响.     

4H-SiC晶体表面形貌和多型结构变化研究

利用光学显微镜、显微拉曼光谱仪研究了4H-SiC晶体表面形貌和多型分布.显微镜观察结果显示4H-SiC小面生长螺蜷线呈圆形,沿<11(2-)0>方向容易出现裂缝.裂缝两侧有不同的生长形貌.拉曼光谱结果显示缺陷两侧为不同的晶型,裂缝实际为晶型转化的标志.纵切片观察发现,在4H-SiC和15R-SiC多型交界处产生平行于<11(2-)0>方向裂缝;15R-SiC多型一旦出现,其径向生长方向平行于<11(2-)0>方向,轴向生长方向平行于<000(1-)>方向.