几种极性有机晶体的生长习性与形成机理：Ⅲ.晶体的习性预测与实 …

本文从ＢＦＤＨ法则、ＰＢＣ理论和分子间作用力出发，探讨了极性有机晶体的理论习性及其预测，并和实际晶形进行了比较，一方面加深了对极性有机晶体生长机理的理解，另一方面则利用这一机理探讨了极性有机晶体的习性调制。根据极性有机晶体的结构特征即晶体分子具有特殊的排列方式，使得晶体沿极轴方向上的两个极性界面的结构不同，和晶体生长界面与溶剂分子的相互作用的差异，探讨了通过溶剂效应和习性调制剂来实现晶体生长的形态     

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.     

戊二酸十八酯晶体的合成和结晶习性研究

本文合成了有机晶体材料戊二酸十八酯(OGO),对其样品进行了表征和鉴定.对OGO在多种有机溶剂中的结晶性能进行了研究,结果表明在实验的几种有机溶剂中OGO的成核趋势很强,在甲苯和苯中具有较好的结晶特性.苯和甲苯可作为晶体生长的溶剂,但不是理想的溶剂.测定了OGO在苯和甲苯中的溶解度曲线,讨论了OGO在甲苯中的晶体生长条件.     

大尺寸晶体快速生长理论与技术的研究进展

“如何突破大尺寸晶体材料的制备理论和技术”是中国科协发布的2021年度的十大前沿科学问题之一,揭示晶体生长机制和突破生长关键技术是大尺寸功能晶体发展的两个趋势。在原子分子尺度上,晶体生长可以是有势垒的热激活过程,也可以是无势垒的超快结晶过程,这与具体的体系以及晶面有关。从界面属性角度来看,光滑界面是以台阶拓展的方式生长;粗糙界面没有明显的固-液分层,通过局部原子固化进行生长。本文从晶体生长理论模型、生长技术及其应用实例,以及分子动力学方法在晶体生长中的应用等方面探讨了近些年大尺寸晶体快速生长理论和技术的研究进展。目前有多种方法制备大尺寸晶体,但普遍存在制备的晶体质量差和性能不稳定等问题。需要突破对晶体生长微观机制上的认识,建立机制与温度、流速等外界因素的内在联系。而利用机器学习力场以及分子动力学模拟方法,建立固-液界面,模拟晶体生长,将是探究晶体生长微观机制的一种有效方式。     

软X射线分光晶体琥珀酸氢十四酯的合成及结晶习性研究

本文合成了软X射线分光晶体琥珀酸氢十四酯(THS).通过红外光谱、差示量热扫描等手段对所合成样品进行表征和鉴定.对THS在苯、甲苯、二甲苯、异丙醇等溶剂中的自发成核和结晶形态进行了研究,结果表明THS在苯、甲苯和二甲苯中表现出良好的结晶习性.采用平衡法测定了THS在苯、甲苯和二甲苯中的溶解度曲线.综合考虑结晶习性和溶解度情况,可选择甲苯作为晶体生长的溶剂进行单晶生长实验.     

已二酸十八酯（OAO）晶体结果习性研究

已二酸十八酯（OAO）分子间结合力小,结果性差,所以创造条件改善OAO的结晶性是OAO单晶生长的一项关键工作。本文以恒温蒸发法做了OAO在各种极性不同溶剂中的结晶性实验,结果表明溶剂的极性愈小对OAO的结晶愈有利;本文还做了OAO籽晶在不同的过饱和度和不同的晶体生长温度中的生长实验,结果发现,增大溶液过饱和生长温度对OAO结晶生长是有利的,特别使难生长的（001）面容易长厚。     

晶体结构控制晶体形态的理论及应用

本文对比分析了研究晶体宏观形貌与内部结构关系的3种主要理论,即布拉维法则、周期键链理论和负离子配位多面体生长基元理论.提出利用布拉维法则,结合晶胞形状及结构中螺旋轴、滑移面的影响,可以更准确地分析晶体的习性,并据此对晶体习性进行了分类.     

极性有机晶体N—4—硝基苯—（L）—脯氨醇的结晶习性和形成机理

从结晶化学角度出发，研究了极性有机非线性光学晶体Ｎ－４－硝基苯－（Ｌ）－脯氨醇的结构与晶体形貌间的关系，从结构基元在晶体中的方位和生长基元在各面族上的叠合规律，讨论了ＮＰＰ晶体结构习性的形成机制，并解释了正角极面生长速率差异很大的原因。     

利用界面调控制备二维有机半导体晶体及其机制研究

二维有机半导体晶体是利用分子间的范德瓦耳斯力进行自组装生长的单晶材料。本质上的单晶属性使其具备优异的电学特性。更重要的是,二维极限下增强的界面特性能够大幅调控器件行为,为构建多功能界面器件提供可能。此外,充分暴露的电荷输运沟道和极少的晶面内缺陷能够为研究本征的有机电子输运特性创造可能。目前,对于二维有机半导体晶体的生长工艺研究已经取得了较大的进展,但是从理论层面上研究二维晶体生长的自组装过程仍然十分匮乏。本工作利用添加剂辅助结晶技术成功制备出二维有机半导体晶体,并通过偏光显微镜和原子力显微镜对二维晶体进行了全面的表面形貌和结构表征。通过SEM结合EDS技术对关键的形核界面进行了结构和组成的表征以研究晶体生长的机制。研究结果表明:在添加剂界面上,生长材料能够稳定形核,并计算出添加剂构建的有利界面能够将形核势垒降低为SiO₂界面上的1/5。这项工作充分展现了生长界面对于晶体生长的关键作用,并从理论上揭示了界面的调控行为,为二维有机半导体晶体的生长工艺设计提供了可靠的思路。     

祖母绿晶体水热生长习性研究

本文研究了在水热条件下祖母绿晶体的生长习性,指出了祖母绿晶面的发育顺序,并用负离子配位多面体生长基元理论进行了解释,根据对晶体的不同用途结合晶体生长习性采用不同的籽晶切型,生长出了符合特殊形态要求的祖母绿晶体.     

晶体对热辐射的吸收对晶体生长的影响

本文综述了晶体对熔体热辐射吸收对晶体生长的影响,包括对热腔热耗散的影响;对晶体生长温度时间特性的影响;对液流形态和固液界面形状的影响;对晶体界面反转的影响;对晶体中温度分布和应力分布的影响.     

软X射线分光晶体马来酸氢十六酯

马来酸氢十六酯(HHM)是一种长碳链酯晶体,晶面间距2d=5.85 nm,对软X射线有很好的衍射性能.它在苯和甲苯溶剂中表现很好的结晶性,增大溶剂的极性时明显地不利于HHM的结晶.以甲苯为溶剂,采用溶液降温法生长HHM单晶,控制晶体生长温度为32 ℃,降温速度为0.02 ℃/d,籽晶转速为6 r/min,经过约2周的生长时间,可以生长出30 mm×16 mm×1 mm的透明单晶体.HHM分子极易形成双分子缔合体,缔合体上由2个羧基组成的局域平面有利于分子的有序排列,这是HHM所以能表现出比其它长碳链酯有更好的结晶性的主要原因.     

双有机取代基TGS系列晶体的研究

本文采用水溶液缓慢降温法生长了4种双有机取代基TGS系列晶体.双有机取代基分别为L-α-丙氨酸+乙酸,L-α-丙氨酸+丙酸,L-α-丙氨酸+乳酸,L-α-丙氨酸+异丙醇胺.系统地研究了有机双取代基TGS系列晶体的生长形态、晶胞参数、主要的介电、热释电和铁电性能参数等,发现这几种双有机取代基TGS晶体的品质因子有不同程度地提高.并从结构的角度出发探讨了双有机取代基对晶体生长形态和晶体性能的影响机制,提出了有机取代基分子本身的结构特征和有机取代基中的功能基团是影响TGS晶体形态和性能的两大因素.     

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.     

蓝宝石晶体热性能的各向异性对SAPMAC法晶体生长的影响

采用有限元法对冷心放肩微量提拉法蓝宝石晶体生长过程中晶体内的温度、应力分布进行了模拟计算,结合实验结果讨论了蓝宝石晶体热性能的各向异性对晶体生长的影响.研究结果表明,对于冷心放肩微量提拉蓝宝石晶体生长系统,较大的轴向热导率有利于提高晶体的生长速率和界面稳定性,而稍大的径向热导率则有利于保持微凸的生长界面.晶体内的热应力受径向热膨胀系数的影响显著,随着径向热膨胀系数的增大而增大,最大热应力总是出现在籽晶与新生晶体的界面区域.在实验中选α轴为结晶取向,成功生长出了直径达230mm、高质量蓝宝石晶体.     

一水甲酸锂晶体生长界面过饱和度的测量

本文采用激光全息相衬干涉显微术研究了有机非线性光学晶体一水甲酸锂晶体的生长,计算了晶体生长的界面过饱和度.我们的研究结果表明,晶体生长的界面过饱和度随体过饱和度的增加而非线性增加;不同晶面的界面过饱和度不同;当体过饱和度增加到一定程度时,不同晶面的界面过饱和度趋于相同.     

改进热交换法生长蓝宝石晶体的气泡研究

采用改进的热交换法生长的蓝宝石晶体,气泡是其主要缺陷之一.本文采用数值模拟研究了晶体生长过程中氦气流量对坩埚内温场、固液界面形状的影响.并结合晶体生长实验结果,分析了在实际的晶体生长过程中,氦气流量的线性增加对晶体内气泡的尺寸、形态和分布的影响.     

反式二苯乙烯(TSB)的溶液法晶体生长

本文观测了TSB在苯甲醚等有机溶剂中的结晶习性,测定了相应的溶解度曲线和亚稳区.采用溶液降温法在50~30 ℃的温度范围内进行晶体生长,获得透明度好的厘米级TSB晶体.通过对所得晶体进行X射线粉末衍射、紫外-近红外透过光谱、吸收光谱和紫外荧光光谱等测试,表明:本实验使用的不同生长溶剂对TSB晶体结构不会产生影响,所得晶体在410~1000 nm波长范围内透过率不低于80;,而在200~360 nm范围内有吸收,在波长为272.8 nm的激发光作用下,得到较强的荧光峰,峰位为386 nm.     

TAP晶体的结构与缺陷对其结晶习性的影响

本文采用实验观测的方法，观察了ＴＡＰ晶体的生长外形特征，分析了ＴＡＰ晶体内部结构特征与生长缺陷产生的原因，指出ＴＡＰ晶体生长外形的特征是由晶体内部结构及生长缺陷所决定的。     

生长方式对DKDP晶体质量的影响研究

本文进行了片状籽晶c向生长、点状籽晶全方位生长和锥头籽晶c向生长等不同方式的DKDP晶体生长研究。通过对不同生长方式分析、对比,认为锥头籽晶c向生长为最佳生长方式,以此方式在体积为10L的育晶器中顺利地生长出了c向尺寸达145mm的DKDP晶体。通过{100}晶面和{101}晶面面网密度和生长基元在不同晶面上成键的键能估算,结合晶体生长的Bravais法则和PBC理论对DKDP晶体生长习性进行了理论解释,同时对全方位生长晶体质量问题的成因进行了讨论。