掺三氟乙酸TGS晶体生长及其性能研究

本文以三氟乙酸作为掺质,分别按4.4mol%、9.4mol%、13.4mol%、18.4mol%的配比进行了掺质TGS晶体生长,并对其作X射线粉末衍射分析及晶体热释电性能的测试。结果表明,三氟乙酸的掺入虽然使热释电性能有一定程度下降,但却使得晶体铁电-顺电相转变延迟,提高了晶体的居里点,并产生了一定的内偏压场。     

Growth kinetics on the (100) and (001) faces of TGS crystals

The growth kinetics and mechanisms on the (001) and (100) faces of TGS crystals were investigated. A phase contrast microscope with a CCD camera was used to observe the growth of the crystal. We found the growth on the (001) and (100) faces at high supersaturation was mainly controlled by a BCF surface diffusion mechanism. The kinetic data for the (100) face were also fitted by the nucleation and layer growth model of two-dimension nucleation at high supersaturation. Some important growth parameters for TGS crystals, such as edge energy, activation energy, and so on, were estimated.     

掺杂TGS晶体的生长及热释电性能研究

选择重稀土离子Dy3 为掺杂阳离子,DL-丙氨酸与L-谷氨酸部分取代甘氨酸分子,生长了不同掺杂配比的TGS晶体。生长和测试实验表明,掺杂TGS晶体较纯TGS晶体易于生长。将掺杂晶体生长溶液的pH值控制在1~4,可改变掺杂晶体的结晶习性。用ICP发射光谱测试了掺杂晶体中稀土元素的含量,用X射线粉末衍射法测定了晶格参数,结果表明:元素已进入晶体,晶格参数稍有变化,但掺杂晶体的对称性仍为C2-2。通过测量掺杂晶体的电滞回线,得到了内偏压场,还测量了各样品的热释电系数、自发极化强度,作了温度曲线,并分析了各掺杂剂对提高热释电性能和锁定极化的作用。结果表明:是有应用前景的热释电材料。     

晶体生长机制和生长动力学的蒙特卡罗模拟研究

采用动力学蒙特卡罗方法,对在完整光滑界面上低过饱和度溶液中的晶体生长机制和动态过程进行计算机模拟,得到了晶体生长速率与溶液过饱和度之间的关系以及晶体生长的表面形态.对以二维成核为主要生长机制的动力学生长规律进行分析,发现了二维成核生长的生长死区以及单核生长转变为多核生长时的过饱和度临界值,讨论了热粗糙度、表面扩散、台阶平均高度以及表面尺寸对晶体平均生长速率的影响.     

Temperature Dependence of the Absorption Spectra and Optical Parameters in TGS and Cu2+-Doped TGS Crystals

The effect of temperature on the optical absorption spectra and optical parameters is investigated for pure TGS and TGS doped with Cu²⁺ ions. Absorption measurements cover the range from room temperature to about 355 K in the energy range 3-5.5 eV. The temperature dependence of the band gap E_g(T) reveals an anomaly at the phase transition temperature for both pure and Cu²⁺-doped TGS crystals. In the region of the absorption edge the absorption coefficient is found to display Urbach-rule behaviour. The characteristic Urbach parameters are determined and their temperature dependence is investigated.     

三氟乙酸和丙三醇双掺TGS晶体生长与性能研究

利用水溶液降温法生长了单掺4.4mol;三氟乙酸TGS晶体及双掺4.4mol;三氟乙酸和4.4mol;丙三醇TGS晶体,研究了晶体生长习性,并对其热释电系数、介电常数、居里点及电滞回线进行了测试,实验表明,单掺可将晶体的居里点提高至53.6℃,内偏压场得到一定改善,而在此基础上双掺可将晶体居里点进一步提高至55℃,同时其热释电性能得到显著提高,晶体优值可提高为纯TGS晶体的3.3倍.     

Growth and characterization of TGS and DTGS single crystals doped with Pt(II), Pt(IV) and L‐alanine

The single crystals of triglycine sulfate doped with bivalent and tetravalent Pt‐ions and with L‐alanine (LADTGS/Pt(II) and LATGS/Pt(IV)) were grown in the ferroelectric phase from low temperature solutions. Using stick seeds the full‐shaped crystals with many growth pyramids have been prepared. The growth rate along the axis c of the doped crystals is much higher than in an undoped one. Morphology, domain structure and P‐E hysteresis loops have been investigated. The effect of the dopant on the growth velocity is explained on the basis of catalytic action of supposed platinum complexes. The first series of the pyroelectric detectors have been prepared from these materials and their fundamental parameters are presented. (© 2004 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

NaCo2O4晶体的生长,形貌和生长机理研究（英文）

采用自发成核方法,以NaCl-Na2CO3为助熔剂,生长了毫米级的NaCo2O4晶体。通过X射线衍射对晶体作了表征。利用扫描电子显微镜和原子力显微镜研究了晶体的形貌和生长机理。结果表明:所得晶体是NaCo2O4,属于六方晶系,晶胞参数:a=b=0.2842 nm,c=1.0894 nm,V=0.0761997 nm3。NaCo2O4晶体是沿c轴层状生长的,同时从阴离子配位多面体的角度分析了晶体的形貌。     

L-丙氨酸掺杂下ZTS晶体(100)面台阶动力学实时研究

利用光学显微镜对L-丙氨酸掺杂下ZTS晶体(100)面台阶推移进行了实时观察。测量了不同掺杂浓度、过饱和度及生长温度下的台阶平均推移速度。实验结果表明:随掺杂浓度的增加,台阶平均推移速度先增加后减小,在掺杂浓度为2mol%时,台阶平均推移速度最大;而随过饱和度的增加,台阶平均推移速度线性增加。计算了台阶动力学系数与单台阶的活化能,得到掺杂后,台阶动力学系数增大,单台阶活化能减小。运用台阶动力学系数的定义,计算得到掺杂与未掺杂ZTS晶体台阶活化能的范围。同时用红外光谱实验分析了L-丙氨酸在ZTS晶体生长过程中进入晶格,进而影响台阶推移速度。     

Growth of Triglycine Sulphate Single Crystals Doped by Cobalt (II) Phosphate

Modified TGS single crystals have been grown by doping with Cobalt (II) Phosphate in ferroelectric phase. The effects of different amounts of doping entities on the growth habit and P‐E hysteresis loop have been investigated. The experimental results show that while the spontaneous polarization P_s measured on variously doped crystals remains virtually unchanged, the coercive field values differ in dependence on the growth conditions and grown pyramidal features. The highest values of the coercive field E_c have been found to fall in the interval 800‐900 V/cm.     

SiC单晶生长热力学和动力学的研究

升华法生长大直径碳化硅(SiC)单晶一直是近年来国内外研究的重点,本文对Si-C系中的Si,Si2,Si3,C,C2,C3,C4,C5,SiC,Si2C,SiC2等气相物种的热力学平衡过程进行了研究,发现SiC生长体系中的主要物种为Si,Si2C,SiC2.生长初期Si的分压较高,从而SiC生长为富硅生长模式.对外加气体进行研究发现,氩气为最好的外加气体,它既可以有效地抑制Si物质流传输,又可以减缓扩散系数随温度升高而递减的趋势.建立了简单一维传输模型,对三个主要物种的动力学输运过程进行了研究,计算得到了两个温度梯度下的主要物种的物质流密度.     

Growth of TGS crystals using uniaxially solution‐crystallization method of Sankaranarayanan‐Ramasamy

The recently discovered crystal growth method called uniaxially solution‐crystallization method of Sankaranarayanan–Ramasamy (SR) is modified in some aspects and used for growth of triglycine sulphate (TGS) crystals. The modification leads to the simplicity, reduction of cost and avoided the temperature fluctuations. The 〈010〉 direction of TGS is very important and used for fabrication of infrared detectors. Using this method, the 〈001〉, 〈010〉 directional crystals of TGS were successfully grown in a glass crystallizer. The grown crystal was characterized by HRXRD, UV‐Visible and dielectric studies. The results prove the suitability of the modified SR method for oriented TGS crystal. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

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。     

一水甲酸锂晶体生长动力学和生长机理的研究

本文实时测定了312.16K时一水甲酸锂晶体(LFM)(010)和(021)面的生长速率。根据Bennema修正的用于水溶液晶体生长的BCF表面扩散模型,计算了晶体生长过程的激活能以及动力学系数。结果表明LFM晶体生长主要是表面扩散控制的螺位错生长机制。     

对三联苯有机晶体的生长及性能

对三联苯是一种常见的有机闪烁剂,通常用作闪烁计数器的发光材料。对三联苯闪烁晶体具有对中子探测效率高以及不易潮解等特性,这使其在实际应用中具有广阔的前景。本文采用坩埚下降法,使用单层安瓿成功生长出φ12 mm×30 mm对三联苯晶体。在生长开始前通过差热分析,确定晶体的生长温度。生长完成后测试了晶体粉末的X射线衍射谱、摇摆曲线、红外光谱、荧光光谱和拉曼光谱。X射线衍射结果表明,生长的晶体为纯对三联苯相。从摇摆曲线结果可以看出,生长晶体质量良好。红外和拉曼分析结果显示,峰位并没有出现明显的偏移,表明晶体中杂质含量较少并未引起晶体分子化学结构的变化。荧光光谱没有杂质峰的出现也说明对三联苯晶体存在较少杂质或晶格缺陷。     

熔体法生长大尺寸有机晶体

大尺寸有机晶体在太赫兹波产生、中子探测、微波激射等多个关系国计民生、涉及国家安全的领域具有重要应用前景.但大尺寸有机单晶生长一直是国际公认的难题,无论是在生长理论、生长方法还是生长设备方面都远远落后,在整个人工晶体领域相对小众;而且有机晶体硬度低、脆性高、易解理等本征特性为加工和后期应用带来了很多困难,制约了相关领域的...     

水热法生长无色BSO晶体

采用不同方法制备的培养料,进行了Bi12SiO20(BSO)晶体的水热生长实验.其中以高纯三氧化二铋,二氧化硅为原料,使用铂坩埚烧制成的玻璃体为培养料,5 mol/L的NaOH溶液作为矿化剂溶液,黄金衬管作为反应场所,采用二次水热生长的方法,获得尺寸为10×10×6 mm3的无色BSO晶体.晶体的显露面主要为(001)和(110).讨论了不同方法制备的培养料对晶体呈色的影响,并测量了晶体的截至边.     

铌酸锂晶体的生长研究

近年来,铌酸锂晶体由于其自身所具有的多种优异性能和巨大的应用前景而受到了人们的广泛关注,但生长出满足不同市场要求的高质量铌酸锂单晶体比较困难.本文从晶体生长技术的角度综述了铌酸锂单晶体不同的生长方法以及各自的特点,并分析了在生长铌酸锂晶体时出现的一些问题.     

红宝石晶体光学浮区法生长及其缺陷研究

采用光学浮区法生长了φ7 mm×70 mm的红宝石晶体.晶体的生长界面为凸界面,生长方向为<001>方向.X射线双晶摇摆曲线表明晶体具有良好的质量.研究了生长温度、旋转速率、生长速率对晶体质量的影响,确定了合理的工艺条件.通过扫描电镜、能量散射光谱仪、X射线衍射、化学腐蚀结合偏光显微镜对红宝石晶体中气泡、位错、胞状组织和溶质尾迹等缺陷进行了分析.     

Cu单晶的生长与温场研究

Cu单晶在中子单色器、激光核聚变和音频信号传输等方面有着广泛的应用前景.根据对Cu晶体的差热分析结果,设计并制作了硅钼棒加热单晶生长炉,获得了适合Cu单晶体生长的温场.采用改进的垂直布里奇曼法成功生长出外观完整、表面光滑、尺寸为15 mm×35 mm的Cu单晶体.对生长的晶体进行切割、抛光腐蚀后,采用金相显微镜和X射线衍射分析,结果表明:研究设计的温场适合Cu单晶体的生长,生长出的晶体结晶性好、结构完整.