相场方法及其在晶体生长中的应用

相场方法已被发掘出用于直接求解时的自由边界问题－著名的斯特藩方程。该方法作为晶体生长过程中模拟复杂图形成图的计算工具，已呈现出强有力的生命力。目前的研究在于努力发展精巧的计算技术，以便于晶体生长和金属凝固过程进行了理论模拟，而这些技术将有可能方法地应用于工业流程。相场方法之所以具有吸引力，基于如下事实：在计算机模拟过程中，即可避免对于边界实时追踪，又不需要反复判别是否满足显式边界条件。在过去的10年中，它已逐步被用于研究晶体生长的基础课题。诸如；热质输运，晶体生长动力学，二维和三维枝晶生长，图形选择，生长形态和显微结构等。本文对相场方法进行评述，同时给出其最新应用结果。     

我国人工晶体生长设备的回顾与展望

本文回顾了我国人工晶体生长设备的发展历史,展望了人工晶体生长设备的发展前景.     

钼酸锌晶体生长与发光特性研究

采用垂直坩埚下降法生长出黄棕色ZnMoO4晶体,通过X射线粉末衍射和差热分析证实了所获晶体的结晶物相和熔融特性;测试了晶体试样的紫外可见透射光谱和光致发射光谱及其发光衰减时间,就晶体试样在21～300K温度范围的变温发光特性进行了系统表征.结果表明,所获晶体试样在可见光区具有良好光学透过性,在紫外光激发作用下,该晶体具有发光峰值位于黄橙光区的荧光发射;证实了该晶体的发光性能随同环境温度呈现明显规律性变化,在100 K低温下该晶体具有最大的相对荧光强度,其发光衰减时间约10 ms.     

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     

CLBO晶体生长与紫外倍频性能研究

CLBO晶体是一种性能优良的新型激光紫外倍频晶体材料,本文采用改进的顶部籽晶法生长出大尺寸、高光学质量的CLBO晶体.用尺寸为6mm×5mm×10mm的CLBO四倍频样品测量了晶体对Nd:YAG,1064nm四倍频的紫外倍频性能,266nm激光输出功率达到780mW.针对CLBO晶体的潮解开裂问题,在CLBO倍频器工作和存放时,采用恒温加热套管保护,有效地防止了晶体的潮解开裂.     

硅晶体生长速率与过冷度关系的分子动力学模拟研究

基于Tersoff势函数描述硅原子间的相互作用,运用分子动力学方法模拟研究了不同过冷度条件下硅晶体凝固生长速率.结果发现,在一定过冷度范围内,硅晶体的生长速率随过冷度的增大而呈先快速增大后缓慢减小的趋势,并最终趋于不生长.同时,运用Wilson-Frenkel模型从理论上对硅晶体生长速率与过冷度关系进行了预测,分子动力学模拟结果与Wilson-Frenkel模型预测结果基本吻合,表明了硅晶体沿[100]方向的生长是一种扩散型生长.     

掺质TGS系列晶体生长与性能研究

采用水溶液缓慢降温法生长了掺质为乳酸、异丙醇胺、L-丝氨酸、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺TGS系列晶体,研究了晶体生长形态,测定了晶胞参数、红外光谱和热释电性能.实验结果表明,所有掺质均已进入晶体,晶体生长形态和热释电性能随着掺质种类不同而发生不同的变化.掺L-丝氨酸TGS晶体的品质因子大于纯TGS晶体.     

Pb-I系统的相变分析与PbI2晶体生长

对Pb-I系统L2+L3相的分层熔体在结晶过程中发生的相变进行了研究.结果表明,在富Pb配料的PbI2熔体凝固过程中,PbI2晶粒的析出和富余Pb的沉积是各相间的动态交换,结晶后富余的Pb将以单质的形式凝固于单相PbI2晶体底部.据此,设计出特殊结构的石英生长安瓿,采用垂直Bridgman法生长出尺寸为10 mm×20 mm、完整性好的PbI2晶体.XRD分析结果表明该晶体为2H结构,P3ml空间群,EDX分析结果表明沉积于籽晶袋球泡中的Pb含量为100 at;,晶体生长实验的结果与Pb-I系统的相变分析一致.     

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.     

高温溶液中ZnO的析晶行为与晶体生长研究

采用MoO3、V2O5和PbF2为助熔剂,在坩埚下降法生长炉中研究了ZnO的析晶行为和晶体生长.结果表明,对于M0O3-ZnO高温溶液体系,下降或降温过程中首先析出ZnO,但随着温度继续下降,析出了ZnMoO4晶体;对于V2O5-ZnO体系,通气速率为1.5 L/min时底部出现5mm厚的绿色ZnO多晶,无法获得单晶;对于PbF2-ZnO体系,自发成核获得了10 mm × 10 mm×0.7 mm的ZnO晶体薄片,在2 L/rain通气速率下诱导成核生长出φ25mm×5 mm的ZnO单晶.     

第十七届全国晶体生长与材科学术会议

(第一轮通知)会议简介为了总结和交流自上届会议以来我国晶体材料领域的最新研究成果,展示不断涌现的新产品、技术、设备、工艺,促进人工晶体材料在国民经济高技术领域中的广泛应用,兹定于2015年8月11-15日在哈尔滨召开"第十七届全国晶体生长与材料学术会议(CCCG-17)"会议将邀请国内外晶体材料界知名专家、学者做主题     

掺质KTP型晶体生长与性能研究

采用高温溶液法生长了含掺质离子Zr4+,Ga3+的单掺和双掺系列KTP型晶体.晶体生长过程中发现Ga掺入溶液后,体系更加稳定,容易生长出光学质量的晶体;而Zr掺入溶液后体系稳定性降低,晶体生长较困难.用等离子体发射光谱测定了各掺质离子在晶体中的含量,计算出掺质离子的分配系数,发现生长体系中Ga无论是在高掺入量还是低掺入量的情况下,Ga在晶体中的含量都十分稳定.测定了晶体的晶胞参数、紫外-可见-红外吸收光谱,测定的结果发现,晶胞参数均变化不大,在吸收光谱中Ga:KTP在可见光谱区有少量的光吸收,而Zr:KTP晶体是无色透明的.通过粉末倍频实验发现,Zr的掺入有助于晶体倍频转换效率的提高.通过晶体c轴向离子电导率的测试发现,Ga的掺入使c轴向电导率降低了大约3个数量级.双掺Zr和Ga的晶体是性能更为优良的掺质KTP型晶体.     

α-NiSO4·6H2O晶体生长与光学性质

用水溶液降温法生长出光学品级的α-NiSO4·6H2O大单晶,对晶体的透过光谱和(001)晶面的X射线衍射性能进行了测试和表征.     

新型红外非线性光学晶体LiGaTe2的多晶合成与晶体生长

采用直接合成方法无法得到纯相的碲镓锂( LiGaTe2)多晶原料,因此提出了两步合成法进行LiGaTe2多晶原料合成,即先合成二元相Ga2Te3,再以Ga2Te3、Li、Te为原料按化学计量比配料在较低温度(850℃)下合成纯相的碲镓锂多晶料,并对具体的反应机理进行了讨论.对所得碲镓锂多晶料进行了XRD分析,结果显示合成的多晶为单相高纯LiGaTe2.差示扫描量热分析(DSC)表明,LiGaTe2的熔点为674.78℃.初步开展了LiGaTe2晶体的生长研究,对晶体生长结果进行了探讨.     

Nd:NaY(WO4)2晶体生长与开裂研究

本论文采用提拉法(CZ)生长了尺寸为φ15mm×20mm的Nd:NaY(WO4)2晶体,并从理论上讨论了温度梯度、提拉速度、晶体转速和晶体尺寸等工艺参数以及热应变等因素对晶体开裂的影响,给出了生长Nd:NaY(WO4)2晶体的最佳工艺参数.