李荫远院士谈a碘酸锂晶体生长的前前后后

2014年4月,《现代物理知识》编辑部人员拜访了中科院资深院士李荫远先生。应编辑部组织国际晶体学年专刊的邀请,已是95岁高龄的李院士回顾了20世纪70年代他领导的a碘酸锂晶体生长的情况,并讲述了他青年时期的求学经历和退休后对诗文等的爱好。李荫远,物理学家,1919年6月生于四川成都。1943年毕业于西南联合大学物理系。1948年获美国华盛顿州立大学硕士学位,1951年获伊利诺伊州立大学博士学位,并留校做博士后一年。适值朝鲜战争爆发被禁止回国,遂先后赴美国西屋公司磁性实验室和卡内基理工学院金属研究所作研究工作。1955年中美日内瓦协定生效始得回到祖国,任中国科学院物理研究所(当时称应用物理研究所)研究员,最初在磁学组工作。1960年后曾历任固体理论室主任、晶体学室主任、副所长、学术委员会主任,中国物理学会常务理事,《中国物理学报》常务副主编,并创办《中国物理快报》。1980年当选为数理学部委员(后改称院士)。李荫远先生是中国固体物理理论研究的开拓者之一。致力于合金和磁性的统计理论、氧化物磁结构、中子衍射和结构的研究,高阶喇曼散射及其应用的预见,发现和阐释准一维离子导体的特异性能、旋声理论等。20世纪60年代初他就预见到激光技术的远大发展前景,并在相关研究领域开展领先性的工作,继而在文革艰难的环境下,和单位内外人员合作,比较全面研究了作为激光倍频晶体的a碘酸锂,取得优异的成绩,为国内外学术界所瞩目。李荫远先生兴趣广泛,近年来在网上开博,博文隽永清新、不落俗套。他自述年青时酷爱文学,曾受业于诗人何其芳,退休后以研究1945年以后公开发表的新诗自娱。临别时,他赠我们以他编选的《当代新诗读本》一册作为纪念。     

李荫远院士谈α碘酸锂晶体生长的前前后后

 我上过一年半私塾,念过《论语》、《孟子》和《诗经》三部书。《诗经》还没念完,我进小学了。那个小学校办得不好,我就跟一个在四川师范专科学校读书的亲戚,到师范学校的附小去念。附小念完后,考入成都县立中学堂（现称成都七中）,念完三年初中后,听说石室中学（现称成都四中）办得最好,我就考入石室中学读高中。     

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．     

α—碘酸锂晶体的空间生长

文章报道了三次α－碘酸锂晶体空间生长实验．该实验是在我国返回式科学技术探测卫星上完成的．为研究空间微重力环境对于晶体生长和物性的影响，应用Ｘ射线衍射、Ｘ射线形貌、Ｘ射线荧光分析、光学透过率和介电测量等技术，对在微重力和常重力条件下生长的晶体结构、完整性、杂质分布以及介电常数等参数进行了研究．研究结果表明：微重力条件下，晶体中β－碘酸锂的含量比地面低；微重力对α－碘酸锂的晶体形态和结构没有影响；微重力条件下生长的晶体的完美性优于地面晶体；微重力环境使碘酸锂晶体的介电常数增高     

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。     

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．     

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。     

水溶液法合成钼酸锂粉体及其晶体生长

采用水溶液法合成了钼酸锂多晶粉体,该方法相比高温烧结合成工艺有效提高了粉体的均匀性及纯度.采用水溶液法在室温下生长了钼酸锂晶体,晶体外形规则,尺寸约为20 mm×30 mm×40 mm;该晶体按晶面方向规则生长,其主晶面为(100)面和(110)面.利用金相显微镜观察了钼酸锂晶体的微观形貌,晶体呈现台阶形式生长.钼酸锂...     

静电场对a_碘酸锂单晶喇曼光谱的影响

本文报道了静电场作用下a-碘酸狸单晶喇曼光谱的变化. 观察到由于静电场作用, 瑞利散射强度显著增强. 对于喇曼散射, 观察到“串线” 现象, 即通常的一阶喇曼散射光谱的选择定则遭到破坏. 我们还观察到, 在y(xz)x实验配置下, “串线”, V1=790 (1/cm)(对应于碘酸根内部振动对称伸张模)的强度在施加同号电压下, 有显著增强现象, 并且其谱线强度随时间变化存在弛豫现象. 在y(zz)x 配置下, 施加异号电压时, 四条谱线强度都发生明显变化. 关键词：     

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。     

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。     

40kbar内碘酸锂(LiIO_3)的P-T状态图

在0一40kbar,20一750℃的压力与温度范围内探索了碘酸锂(LiIO_3)可能存在的高压相,发现在1.5—4.9kbar及310—450℃的压力及温度范围内以及15kbar以上的高压范围内分别存在一个高压结构。较精确地测定了各相的相界,改正了国外1969年发表的相图中的一些错误,并对高温高压下各相的稳定性进行了初步讨论。     

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。     

α-碘酸锂单晶在外电场作用下中子衍射增强的各向异性

在四圆中子衍射仪上对α-碘酸锂单晶在外加直流电场作用下的中子衍射强度增大和各向异性作了系统的测定。对测定结果的分析表明:在场强不大时,衍射的增强及其各向异性可以用经典的各向异性消光理论得到较好的说明。 关键词：     

近化学计量比钽酸锂晶体生长及其周期极化

通过添加助熔剂K2O,制备了近化学计量比钽酸锂晶体。晶体没有开裂和孪晶现象。晶体的居里温度为(673±0.4)℃。通过在晶片表面形成占空比60%的聚酰亚胺周期结构并利用LiCl饱和溶液体电极施加极化电压,采用自动极化技术,制备出Z向切割0.5 mm厚的均匀周期极化化学计量比钽酸锂(SLT)晶片,晶片的畴反转占空比接近50%,并以1064 nm的Nd+3…YVO4激光器作为抽运源进行了光学实验。     

静电场作用下α-碘酸锂单晶的透射光异常现象的进一步观察

本文利用投影法、光学傅里叶频谱分析法和纹影法,对静电场作用下α-碘酸锂单晶的透射光场异常分布作了进一步观察。考察了z-切样品的透射光场的空间频谱随电压升高而改变的情况。利用高通滤波器进行滤波,观察到晶体的透射光的衍射效率与外加电压成线性关系,并与电场方向和晶体电正极面之相对取向有关,但是不依赖于入射光的偏振状态。消光比的测量表明,静电场的作用不改变光的偏振态。定量地记录了衍射效率随时间变化的弛豫过程。     

静电场作用下α-碘酸锂单晶中子衍射的增强(Ⅱ)

在以前工作的基础上,继续作了以下的实验:(1)在低温条件下测定了α-碘酸锂单晶在静电场中的衍射情况,观察到在～180K以下出现“冻结”现象,即加上电场并不能使衍射增强,撤去原在室温所加的电场后衍射强度也并不减弱;(2)用狭束中子探测了加静电场后晶体的不同部位,观察到衍射增强是体效应而不是表面层效应;(3)测定了低频交变电场对晶体中子衍射强度的影响,衍射束增强的程度随频率的下降而加大,频率在1500Hz时衍射束的增强已不明显。     

40kbar内碘酸锂(LiIO3)的P-T状态图

在0一40kbar,20一750℃的压力与温度范围内探索了碘酸锂(LiIO₃)可能存在的高压相,发现在1.5—4.9kbar及310—450℃的压力及温度范围内以及15kbar以上的高压范围内分别存在一个高压结构。较精确地测定了各相的相界,改正了国外1969年发表的相图中的一些错误,并对高温高压下各相的稳定性进行了初步讨论。 关键词：     

晶体生长

早在十八世纪的六十年代,天才的俄国大科学家罗蒙诺索夫就曾从物理学和化学的观点预见人工制造天然晶体的可能性与现实性。此后,经过了一百年左右,才有人为了解释和阐明岩石学及矿物学方面的某些现象和问题,尝试用人工方法合成晶体的研究。差不多在与此同一时期的前后,科学家们开始发现并注意到一些晶体的特殊的物理性质。至于大块的单晶体被应用到科学技术上,还是在十九世纪末和本世纪初之间的事。