熔体过冷度对透辉石晶体形貌、成分及过渡层性质的影响

在不同过冷度条件下,硅酸盐熔体结晶得到了透辉石晶体含量合适的样品.实验结果表明透辉石晶体形貌的自形程度随过冷度增加而降低.拉曼光谱分析显示晶体的特征谱峰半高宽随过冷度增加而变宽,拉曼光谱还显示出晶体结构继承玻璃结构的特征.运用电子探针详细分析了透辉石晶体及其生长界面附近成分变化的特点,发现存在约几到十几微米厚的过渡层,并且透辉石晶体成分随过冷度增大Al元素进入到晶体的含量也增加,同时Al元素与Mg元素在结晶过程中的协同作用较强.     

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.     

化学计量比LiNbO3晶体宏观生长缺陷的观察

本文对采用双坩埚提拉法(DCCZ)生长的化学计量比LiNbO3晶体中出现的机械双晶、组分过冷、包裹体等宏观生长缺陷进行了观察和分析.结果表明机械双晶通常以{102}和{104}面族为双晶面,而不是以前文献报道的{102}和{012}面族;化学计量比LiNbO3晶体双坩埚提拉法生长与同成份晶体生长不同,前者是助熔剂生长体系,生长速度稍快或温度较小的波动就会导致组分过冷,而后者属于纯熔体生长体系,不容易产生组分过冷;包裹体是由于组分过冷生长时界面失稳夹入熔体所造成的.由于这些缺陷的存在都会严重影响单晶的获得率和质量,为此,我们通过大量实验研究后提出了可以减少和避免这些生长缺陷提高晶体质量的方法.     

移动加热器法生长碲锌镉晶体的组分输运与界面形貌研究

移动加热器法(THM)生长碲锌镉晶体时,界面稳定性对晶体生长的质量有很大影响。本文基于多物理场有限元仿真软件Comsol建立了THM生长碲锌镉晶体的数值模拟模型,讨论了Te边界层与组分过冷区之间的关系,对不同生长阶段的物理场、Te边界层与组分过冷区进行仿真研究,最后讨论了微重力对物理场分布的影响,并对比了微重力与正常重力下的生长界面形貌。模拟结果表明,Te边界层与组分过冷区的分布趋势是一致的,在不同生长阶段,流场中次生涡旋的位置会发生移动,从而导致生长界面的形貌随着生长的进行发生变化,同时微重力条件下形成的生长界面形貌最有利于单晶生长。因此,在晶体生长的中前期,对次生涡旋位置的控制和对组分过冷的削弱,是THM生长高质量晶体的有效方案。     

二苯甲酮晶体的生长习性预测和实验研究

从生长速度恒定的三维晶体几何学模型出发,计算出二苯甲酮晶体理想外形中各个晶面消失所需的最大临界生长速率,由此预测了各个晶面在晶习中消失的先后顺序.利用过冷熔体法在不同的过冷度条件下生长了二苯甲酮单晶,将单晶的实际生长习性进行比较,发现理论预测结果与实际生长习性变化比较吻合.     

失配性质对面心立方外延晶体失配位错结构及其形核机制的影响

运用三维分子动力学方法模拟了外延铝薄膜晶体中失配位错的形成过程.结果显示:失配度为fx=4;时,位错是通过薄膜表层原子的相对滑移来形核,形成一个伯格斯矢量为1/2[10 1]的刃型位错,该位错形成后会迅速向界面滑移,并稳定在离界面1～2个原子层上不动,同时在薄膜表面留下一个台阶.而失配度为fx=-4;时,位错形核是通过挤出一个四面体构型的原子团开始,形成一个伯格斯矢量为1/2[110]的刃型位错,该位错只能平行于界面滑移,位错稳定后离界面的距离比正失配度时的距离和热力学临界厚度都要大.     

β′-Gd2(MoO4)3晶体生长中的过冷现象研究

对电阻加热引上法和感应加热引上法生长β′-Gd2(MoO4)3晶体的实验结果进行了比较,分析了两种方法生长晶体过程中熔体过冷和组分过冷的情况.研究认为组分过冷主要与生长过程中MoO3的挥发、Gd2(MoO4)3熔体的粘度及固液界面的温度梯度有关,并认为感应加热引上法较之电阻加热引上法容易得到优质晶体.     

熔盐条件下反应原料对钛酸钡相形成动力学的影响研究

选择硝酸钡、乙酸钡、碳酸钡、氢氧化钡与二氧化钛作原料,利用熔盐法,在不同温度,不同保温时间下煅烧制备高纯度的钛酸钡纳米晶.采用XRD、SEM对样品进行表征的基础上,通过模拟初步研究了不同反应原料对钛酸钡晶体合成动力学的影响.结果表明:各组反应物均符合JMAK模型和纯界面模型,说明这两个模型是熔盐法制备钛酸钡的生长动力学的通用模型.此外,硝酸钡、乙酸钡两组还符合自由形核、快速生长模型和收缩球面界面模型,而碳酸钡和氢氧化钡两组则不符合,这可能和反应物分解温度有关,不同的分解温度会影响动力学过程.     

离子晶体生长机理及其生长习性

从阴、阳离子在界面上互相配位的角度介绍了一种新的微观生长机理模型,指出了生长基元进入晶格的驱动力为离子之间的静电引力,其相对大小由各界面上离子的静电键强近似测定.讨论了完好晶体(如ZnS、CsCl、PZT和PbWO4晶体)的生长习性.提出了一种新的生长习性判定法则.即当晶体生长由台阶产生速度决定时,晶体的生长习性与晶体中络合能力最小的离子在各界面上的配位数有关.在界面上离子的配位数越小,该晶面的生长速度越快.当晶体的生长速度由台阶移动速度决定时,晶体的生长习性与晶体中络合能力最小的离子在界面上的密度有关.在界面上离子的密度越小,该晶面的生长速度越快.     

AgGa1-xInxSe2晶体的生长习性研究

采用DTA对不同铟含量(x)的AgGa1-xInxSe2多晶熔化和结晶温度进行了测试.结果表明:随着x值的增加其过冷度增大.采用改进的垂直布里奇曼法和实时补温技术,对AgGa1-xInxSe2晶体生长过程中的结晶特性和生长温度场关系进行了研究,并对其结晶形态进行了观测.发现:随着晶体生长过程的进行,熔体结晶温度呈下降趋势,固-液界面发生移动;生长晶体表面存在外形规则、形状相同的半球状小孔,有取向一致的台阶反光面,小孔底部为{112}面.研究结果为大尺寸、高质量的AgGa1-xInxSe2单晶体生长奠定了基础,生长出了尺寸达20 mm×60 mm的完整AgGa1-xInxSe2单晶体.