α—碘酸锂晶体基础研究综述

碘酸锂（ＬｉＩＯ３）晶体在常温常压下有两种稳定存在的异型体：一种叫β－ＬｉＩＯ３,空间群为Ｃ４４ｈ（Ｐ４２／ｎ）［１］,点阵常数ａ＝９．７３３Ａ,ｃ＝６．１５７Ａ,属于中心对称类型;另一种叫ａ－ＬｉＩＯ３,其空间群为Ｃ６６（Ｐ６３）［２］,点阵常数ａ＝５．４８２Ａ,ｃ＝５．１７１Ａ,是电极性晶体．α－ＬｉＩＯ３不但作为一种优良的光学非线性材料［３,４］在国内外被广泛地应用,而且在我国将它用于?...     

α碘酸锂的生长机制和绝对构型

在过饱和溶液中生长的α－ＬｉＩＯ３单晶沿Ｃ轴方向两端生长率的显著差异来自晶体的电极性．用对碘原子有反常散射的ｘ射线衍射分析方法测定了我们生长的单晶的绝对构型,并由正负离子分布的偏向,推知其快生长端是正电极．实验显示出籽晶片负极面周缘上长出的寄生晶体是由过饱和溶液中的微晶以正极向上的方位落在负极面上发育而成的．我们观察到寄生晶体与主晶体的旋光方向相反．因之,寄生晶体和主晶体的关系既是电孪生又是反构型孪生．从化学物理的一般认识,可以认为α－ＬｉＩＯ３的生长机制由以下几个因素所决定：（１）靠近正电极表面的溶液中ＩＯ３－的浓度局部地高于Ｌｉ＋,而在负极表面则与此相反．（２）Ｌｉ＋在溶液中热骚动速度比ＩＯ３－约大８倍,而ＩＯ３－在进入点阵时必须逐渐调整其方位．前者对进入点阵的阻碍可能大于后者．（３）生长的过程是正电极表面先吸附ＩＯ３－,然后因电荷不平衡再促使Ｌｉ＋进入点阵位．这两个步骤循环往复形成晶体的生长．负极表面的生长过程恰好是相反的次序．这一设想的机制曾经预见到快生长端为正电极并可以说明负极上的寄生晶体大多数在其周缘长出的事实．最后,从孪生边界应变大小的差别解释了反构型电孪生较之同构型电孪生占优势和电孪生不自发成核的实验事实．     

空间材料科学的前沿学科——微重力晶体生长

 一、微重力晶体生长环境人类为了自身的生存,希望有一天能走出地球,从外层空间索取他们赖以生存的部分或全部资源.作为人类走向外层空间的第一步,当然是利用近地空间资源.而微重力资源则是首先受到重视和研究的近地空间资源之一。人们对空间晶体生长的研究,经历了从零重力到微重力的认识阶段.在60年代末到70年代初期,材料科学家们认为天空实验室内的晶体生长过程应是零重力场下的固-液界面反应过程,但一系列空间晶体生长实验表明:由于实验系统运动状态的不稳定,空间晶体生长环境仍然存在重力(g).     

碘酸锂单晶的生长

本文报导了用恒温蒸发方法从水溶液中生长非线性光学材料α碘酸锂单晶的一些结果和有关现象,包括溶解度数据,晶种培育步骤,生长大单晶的经验以及异型体β－ＬｉＩＯ３晶体的出现条件,较着重地叙述了α－ＬｉＩＯ３Ｚ轴两端生长率的差异,溶液的ｐＨ值与温度等因素对三个方向的相对生长率和晶体楔化度的影响,晶种切型等与晶体宏观缺陷的关系．此外,采用了ｘ射线反常散射方法测定晶体的绝对构型,验证了快生长端是α－ＬｉＩＯ３的正电极．     

我国首次空间生长GaAs单晶实验的结果分析

在空间微重力环境中,用重熔再结晶法从悬浮熔体生长了掺杂Te-GsAs单晶,晶体从中间断开表明长悬浮熔体的不稳定性,晶体中部未见杂质条纹说明浮力对流已消失,而外层有杂质条纹表明存在Marangoni对流,晶体中杂质含量减少和宏观分布不均匀,是短熔区杂质分凝机制控制和杂质Te从熔体挥发的结果,晶体中的高位错缺陷是快速生长和退火时产生的热应力以及界面籽晶侧的空位团崩塌造成的。 关键词：     

碘酸锂晶体全部电弹常数的测量

本文探讨了碘酸锂晶体(α-LiIO₃,简称LI)全部电弹常数的测试方法。以压电板厚度振动模理论,推导出LI晶体独立电弹常数计算公式。对无压电耦合的弹性常数C₁₁^E和C₆₆^E,采用了声光同步测速法进行测量。最后,测量给出了LI晶体全部电弹常数和一些机电耦合系数共52个数据。     

微重力条件下晶体生长过程的实时观察

从材料科学的微重力效应和晶体生长基本过程等两个方面出发，阐明了一种新的生长技术（晶体生长过程的光学实时观察法）的必要性，并介绍了空间高温实时观察装置的基本特性．在我国的科学技术探测卫星上，该装置进行了搭载实验，并首次清楚地观察到了空间溶质扩散效应和高温溶液的表面张力对流图像．     

空间晶体生长

 无论在陆地、海洋还是天空,地球上的物体,包括我们人类,一直在一个G₀决定的重力下存在着、发展着。人们似乎习惯了这样的环境,要想摆脱重力影响倒成了不可思议的事情.然而,一些科学工作者从高处跌落的瞬间“失重”现象中受到了启迪,开始思考如何在材料制备中利用近地空间的特殊环境,探索晶体生长研究的新途径.     

静电场和压电振荡对α-碘酸锂等晶体中子衍射强度的影响

用中子衍射进行晶体结构的研究,是一个与常规的x射线结构分析方法各具特点、相辅相成的学科要[1].在通常情况下,被研究的晶体样品是处在自然状况下(室温,不加其他物理条件)的,但也有人作过晶体在特殊情况下(低温、高温、高压、磁场……等)的结构分析,目的是探索在这些特殊条件下晶体内部的变化规律.1960年间,在中国科学院原子能研究所自制的中子晶体谱仪上,曾试用过处在压电振荡(即超声振荡)下的石英单晶进行中子衍射,发现衍射中子束的强度可以由于晶体的振荡而成倍增长[2].这一现象在 1966年以后国外也有工作报导[3,4],1973年后,我们继续开…     

α-碘酸锂的介电和导电行为

在沿c轴方向(以下简称c向)加静电场的作用下,测试频率为1OkHz时,测量了α-碘酸钾的表观介电系数ε′_c和ε′_a随同号电压V₊和异号电压V_-变化的特征曲线,确定了晶体中不存在类似于半导体的肖脱基阻挡层。当静电场加在c向上后,ε′_c变化的弛豫过程,与静电场作用下中子衍射强度增加的弛豫过程相似。实验观察到,这一晶体导电的载体主要是锂离子,并近似地具有在c向上一维电导性的特点。测出了c向电阻率ρ_c与V₊和V_-的特征曲线。     

氧化锌晶体的水热法生长及性能表征

报道以块状氧化锌陶瓷为培养料,KOH、LiOH和H2O2的混合水溶液为矿化剂体系,采用水热法生长出尺寸为30mm×38mm×8mm的氧化锌晶体。氧化锌晶体 c(0001)和-c(0001)方向的生长速度分别为0.17,0.09mm/day。 c面的颜色为浅绿色,而-c面的颜色为深褐色。在室温下测得 c面的载流子浓度为104cm-3,电阻率为80Ω·cm,迁移率为100cm2/V·s。晶体(0001)面的双晶摇摆曲线的FWHM为45arc-sec。对氧化锌晶体 c面在室温条件下的光致发光谱和吸收光谱进行了测试分析。     

α-和β-碘酸锂晶体在水溶液中的形成条件和相对稳定性

精确地测定了α-碘酸锂(LiIO₃)(六角晶系)与β-碘酸锂(四方晶系)两种晶体在水中的溶解度和过溶度曲线。所得数据表明,温度对两者的亚稳区有重要的影响。低于50℃,较容易自发形成β相晶体;50℃以上则α相较易自发成核。当两相共存于溶液中时,α晶体在60℃以下稳定;高于此温度则β晶体较稳定。应用这些结果满意地解释了培养和生长α-碘酸锂的实验中所观察到的各种现象,进而还指导了生长工作实践。     

静电场作用下α-碘酸锂单晶的透光异常现象

实验观察到,沿α-碘酸锂单晶的z轴向施加静电场,能使晶体的透射光呈现异常分布。观察到此变化与所加的z向电场大小及其与晶体电正极面之相对取向有关,而与入射光源的相干性无关。同时注意到现象的形成落后于施加电压的弛豫效应。当施加y向电场时无此效应。     

GaN外延衬底LiGaO2晶体的生长和缺陷

ＬｉＧａＯ２与ＧａＮ的晶格失配率只有０．２％，是一种很有潜力的蓝光衬底材料。通过多次实验，用提拉法生长了尺寸为１５×６０ｍｍ的高质量ＬｉＧａＯ２单晶。利用化学侵蚀、光学显微镜、透射电子显微镜对晶体中的缺陷进行了分析，研究了生长参数、原料化学配比对晶体质量的影响。ＬｉＧａＯ２晶体在〈１００〉方向生长速率最快，在〈００１〉方向上生长较慢。由于原料按非化学计量比挥发致使组份偏离，容易产生γ－Ｇａ２Ｏ３包裹物。包裹物和位错的形成具有一定的相互促进作用，往往形成平行于（００１）面的亚晶界。通过调整原料配比、生长工艺参数可克服上述问题。     

静电场作用下α-碘酸锂单晶中子衍射的增强

在实验中观察到,沿α-碘酸锂(LiIO₃)单晶的z轴向施加不大的电压(1/4cm厚的晶片加电压1V),就能使某些晶面的中子衍射强度显著增大;同一晶片上加电压1500V时衍射强度增到七倍左右。与此同时,还观察到衍射峰摇动曲线变宽和强度变化的弛豫过程,低频交变电场和压电谐振也能导致衍射束增强,但不如直流场的作用明显。     

采用α-碘酸锂作为超声探头压电材料的试验

本栏反映我国广大工农兵和物理学工作者在实验技术和实验方法上所取得的某些进展,以短文为主,要求在科学分析上严肃认真,文字简明易懂。欢迎大家踊跃投寄这方面的经验总结文章。     

新型蓝光衬底材料LiAlO2晶体的生长的缺陷分析

ＬｉＡｌＯ２和ＧａＮ的晶格失配率只有１．４％，是一种很有希望的ＧａＮ外延生长衬底材料。本文利用温度梯度法生长出透明的ＬｉＡｌＯ２单晶，并通过化学浸蚀、光学显微镜、透射电子显微镜、同步辐射Ｘ射线貌相术对晶体中的缺陷进行了检测。结果表明：ＬｉＡｌＯ２在钼坩埚中无籽晶自由凝固结日地，是沿（１００）方向生长。用温度梯度法生长的ＡｉＡｌＯ２晶体质量良好，晶体中无气泡和包裹物，在ＬｉＡｌＯ２（１００）方向晶面     

新型蓝光衬底材料LiAlO_2晶体的生长和缺陷分析

ＬｉＡｌＯ２和ＧａＮ的晶格失配率只有１．４％，是一种很有希望的ＧａＮ外延生长衬底材料。本文利用温度梯度法生长出了透明的ＬｉＡｌＯ２单晶，并通过化学浸蚀、光学显微镜、透射电子显微镜、同步辐射Ｘ射线貌相术对晶体中的缺陷进行了检测。结果表明：ＬｉＡｌＯ２在钼坩埚中无籽晶自由凝固结晶时，是沿（１００）方向生长。用温度梯度法生长的ＬｉＡｌＯ２晶体质量良好，晶体中无气泡和包裹物。在ＬｉＡｌＯ２（１００）晶面上测得的位错密度为（３．８～６．０）×１０４ｃｍ－２，晶体中的主要缺陷为亚晶界或镶嵌结构，可能是由于温场不稳定、生长速率太快造成的。     

氟化铅晶体的生长新技术及其Cherenkov辐射效应

氟化铅晶体是一种性能优异的Cherenkov辐射材料,在实验高能物理领域被用作Cherenkov探测器,有广泛的应用前景,但传统的生长方法不仅生长成本高,而且晶体性能差,难以满足实用要求。文章介绍的掺脱氧剂非真空生长新技术既摆脱了真空法中设备投资大和工艺复杂的缺点,而且生长出的晶体性能优越,其透光率,吸收边、透光均匀性,能量分辨率和抗辐照损伤能力中满足实用要求,处于世界领先水平。