KAl(SO4)2·12H2O晶体聚集体形貌及结晶学规律

采用双玻片凝胶法得到了等轴晶系水溶性晶体KAl(So4)2·12H2O(钾明矾)的晶体聚集体形貌.通过光学显微镜和扫描电镜下的形貌观察和分析,根据结晶学和晶体形貌学的基本原理,探讨了该晶体聚集体形貌中蕴含的结晶学规律.钾明矾晶体发育单形{111},以{100}贴在载玻片上生长,形成聚集体形貌时,晶粒{111}以平行连生的方式形成“十字形”枝晶或柱状枝晶,以(320)或(230)为共格晶界形成“Z”形枝状形貌.     

K2SO4晶体枝状形貌及结晶学模型

生长了具有枝状形貌的K2SO4晶体.基于单偏光显微镜下的形貌观察和背散射电子衍射分析,测定了枝晶的生长方向,建立了K2SO4晶体枝状形貌的结晶学模型.研究表明,K2SO4晶体的生长方向为[111]方向和[(1)-(1)1]方向,且两者夹角为114.4°;发育的晶面为(1(1)0)面,是由[111]晶向和[(1)-(1)-1]晶向组成的晶面.K2SO4枝晶具有两种生长模型,当其作为单枝生长时,一个< 111>方向的枝体连续发育做主枝,另一个<111>方向的枝体不连续发育作为侧枝;当其多枝同时生长时,<111>方向既可作为一个主枝,又可以作为其它主枝的一个侧枝.两种模型均指示出了K2SO4枝晶生长的不对称性.该研究揭示了结晶学方向在枝晶形成过程中的控制作用.     

新型掺杂LiAlO2晶体衬底研究

本文系统研究了LiAlO2晶体及掺钛0.2;原子分数LiAlO2晶体的水解性能,用原子力显微镜对(100)晶片在不同水解时间下的表面形貌进行了观察,对比发现这两种晶体的(100)面均具有极性和易水解性.同时观察到掺钛LiAlO2晶体的抗水解性比纯LiAlO2晶体更好,因为掺钛LiAlO2晶体有更多的Li空位,水解的活性得到降低.     

高温相偏硼酸钡(α-BaB2O4)晶体的缺陷行为分析

运用同步辐射X射线白光形貌研究了α-BaB2O4晶体内部的完整性,并分析了α-BaB2O4晶体的缺陷行为及缺陷形成原因.在(001)面发现生长扇界和亚晶界,而在(100)面和(120)面分别观察到了位错、位错簇以及针状包裹体.使用双晶衍射实验发现在(001)面有生长条纹,这些生长条纹呈环形,该条纹与熔体中温度波动而导致的生长速率波动有关.运用白光形貌拍摄到高清晰的劳埃斑,表明晶体为三方结构.     

水热法生长棒状MnOOH和MnO2晶体

以高锰酸钾(KMnO4)和硫酸铵((NH4)2SO4)为主要原料,在150℃反应16h,水热法生长了棒状MnOOH晶体,然后以合成的棒状MnOOH晶体为前驱物,在硫酸溶液中,130℃水热反应12h,生长了棒状MnO2晶体.探索了KMnO4和(NH4)2SO4的用量以及反应温度对合成棒状MnOOH晶体的影响.利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射等(SAED)等手段对产物进行了表征.结果表明,产物MnOOH为单斜结构的纯相,呈现棒状形貌,其平均直径约为72nm, 长度近9.2μm,显示单晶特性;产物MnO2为四方结构的纯相,呈现棒状形貌,其平均直径约为83nm, 长度达11μm,显示单晶特性.     

非线性光学晶体BaAlBO3F2的生长与缺陷研究

采用B2O3-LiF-NaF助熔剂体系、中部籽晶法生长出BaAlBO3F2(BABF)晶体,对该晶体的弱吸收性能进行了表征.利用同步辐射白光X射线形貌术和化学腐蚀法研究了BABF晶体的缺陷,观察到BABF晶体中的主要缺陷是生长条纹和位错,并根据形貌和结构特点对生长条纹产生的原因进行了分析讨论,提出了一些减少缺陷和提高晶体质量的措施和方法.     

石英晶体碱(KOH)腐蚀像及其与酸(HF)腐蚀像对比研究

本文用KOH溶液对石英晶体进行腐蚀实验.对石英晶体不同结晶学方向的5个品面(切面)的腐蚀像进行观察,建立了石英碱腐蚀形貌的立体模型,并与酸(HF)溶液所腐蚀的同样5个面的腐蚀像进行对比.研究发现碱腐蚀与酸腐蚀在柱面{1010}和菱面{1011}、{0111}上有很人不同,在柱切面{1120}、{2110}上有相同之处.但它们都反映各品面及晶体的对称特点.该研究对揭示矿物晶体在不同酸碱地质环境下腐蚀的特点具有指导意义.     

空心和实心SiO2胶体晶体微球的快速制备方法

胶体晶体微球因其独特的内部结构被广泛地应用到诸多领域.本文提供了一种简单、快速合成SiO2胶体晶体微球的方法,即:将单分散SiO2微球悬浮液加入到有机溶剂(正辛醇或二甲基硅油)中超声乳化,使SiO2微球在溶剂中自组装,形成SiO2胶体晶体微球,用扫描电镜(SEM)观察其形貌结构,用Nano Measurer 1.2软件统计其粒径分布.实验表明,SiO2胶体晶体微球在正辛醇中形成空心结构,在二甲基硅油中形成实心结构;悬浮液浓度,悬浮液与溶剂的质量比,单分散SiO2微球粒径不会明显影响SiO2胶体晶体微球的形貌和结构,但会对其粒径分布产生一定的影响.     

γ-LiAlO2晶体的生长缺陷研究

γ-LiAlO2晶体是一种非常有前途的GaN衬底材料,本文利用化学腐蚀光学显微术和同步辐射X射线形貌术研究了LiAlO2晶体的缺陷.结果表明,提拉法生长的γ-LiAlO2晶体中的缺陷主要为位错、包裹物和亚晶界.并发现在其(100)晶片上的腐蚀形貌两面有较大差异.     

CoC2O4·2H2O纳米晶形貌可控合成

通过简单调节反应介质热塑性酚醛树脂与乙二醇配比,选择性地制备了CoC2O4·2H2O纳米棒和纳米片晶体或其两种形貌晶体混合物.样品热重和差示扫描量热(TG-DSC)、X射线粉体衍射(XRD)、场发射扫描电镜( FESEM)实验表明:以热塑性酚醛树脂为反应介质得到了COC2O4·2H2O纳米棒;以乙二醇为反应介质得到了CoC2O4·2H2O纳米片;逐渐增大乙二醇和酚醛树脂质量比,实现了CoC2O4·2H2O形貌由纳米棒形貌转变为纳米片形貌.基于不同晶体形貌和实验结果,提出了棒状和片状COC2O4·2H2O可能的形成机理模型以解释两种形貌COC2O4·2H2O纳米晶的生长行为.     

高质量LiGaO2晶体的提拉法生长及表征

采用提拉法成功地生长了高质量的LiGaO2单晶体,生长过程中没有观察到挥发现象.通过四晶X射线衍射、化学腐蚀、光学显微、透过光谱以及原子力显微镜对晶体的质量进行了表征.结果表明:晶体中无包裹物及气泡,具有很高的质量,(001)面晶片的摇摆曲线半高宽仅为16.2 arcsec,正交的(001)、(100)及(010)三个晶面具有不同的腐蚀形貌,其位错密度均低于104/cm2;LiGaO2晶体的吸收边约为220 nm;化学机械抛光后的晶片表面非常光滑,其均方根粗糙度仅为0.1 nm(5×5μm2).     

Na5[B2P3O13]晶体双晶结构的研究

采用泡生法和b向籽晶生长出尺寸为22mm×24mm×20mm的透明Na5[B2P3O13]晶体.晶体定向中发现(100)和(001)晶面的一级衍射出现双峰;正交偏光显微镜下观察晶体的(010)切片,看到清晰的明暗条纹;当一束激光正入射(010)切片时,产生衍射现象;用同步辐射白光X射线形貌术拍摄了(100)、(010)和(001)切片的Laue像,观察到了晶体的孪晶结构,再借助(010)切片的化学腐蚀研究,推出该晶体为规则的聚片双晶,其结合面为(001).     

Ba3(VO4)2晶体的生长和拉曼性质的研究

采用提拉法生长了尺寸为φ22mm×50 mm的Ba3(VO4):晶体.室温下测试了Ba3(VO4)2晶体不同激发配置下自发拉曼散射光谱.另外测试了该晶体在532 nm、25 ps脉冲下的受激拉曼散射,观察到3阶斯托克斯线(625.5 am)和1阶反斯托克斯线(506.8 nm),并估算了Ba3(VO4)2晶体的稳态拉曼增益系数.     

石榴子石晶体碱腐蚀像及其与酸腐蚀像的对比

本文采用NaOH-KOH混合熔融物和KOH溶液对石榴子石晶体各种不同的结晶学方向的晶面(切面)进行腐蚀实验,建立了石榴子石碱腐蚀像的立体模型,并与酸(HF溶液)腐蚀像模型进行对比.研究发现碱腐蚀像与酸腐蚀像一样能很好的反映晶体的对称特点,并发现在{ 100}、{110}晶面(切面)上碱腐蚀像与酸腐蚀像相同,而在{120}、{221}、{111}、{211}晶面(切面)上,碱腐蚀像与酸腐蚀像不同.该研究可以用来对石榴子石族矿物进行结晶学定向,同时具有揭示矿物所处地质环境酸碱性的指示意义.     

坩埚材料对生长CdSiP2晶体表面的影响研究

针对CdSiP2晶体生长过程中,晶体表面与石英坩埚内壁严重粘连甚至开裂的问题,研究了柔性氮化硼(PBN)内衬坩埚生长CdSiP2晶体的新工艺.运用X射线能量色散谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)分别对两种坩埚材料生长的CdSiP2晶体表面元素成分和化学状态进行测试发现,采用石英坩埚生长的CdSiP2晶体表面主要组分元素为33.31;的Si和65.63;的O,晶体表面Si 2p的结合能为103.2 eV,与文献中SiO2的Si 2p结合能一致.进一步的分析表明,高温CdSiP2熔体离解产物与石英材料反应生成SiO2界面层是导致晶体严重粘连,甚至开裂成碎块的重要原因;采用柔性氮化硼(PBN)内衬坩埚能有效解决晶体与器壁的粘连,生长的CdSiP2晶体完整较好,表面层各组分元素含量接近CdSiP2理论化学配比1:1:2,质量较高.     

La2CaB10O19晶体的生长和缺陷研究

本文报道了采用顶部籽晶法(TSSG)沿<001>、<100>和<010>方向生长的La2CaB10O19(LCB)晶体的形貌.研究了晶体生长中易出现的平行连生和解理现象,分析表明包裹体和晶体结构因素分别是造成这两种缺陷的主要原因.利用光学显微镜观察了LCB晶体的生长台阶、包裹体,发现液、固相包裹体一般分布在晶体的解理面和自然面上,而少量的气相包裹则常分散在液相包裹中构成"眼状"结构.借助光学显微镜结合化学腐蚀法,对不同晶面的腐蚀形貌进行了研究.结果表明(100)面蚀象为顶角扭曲的圆锥状,(001)为梯形或三角形,并且它们的排列严格一致.在晶体的b方向切片的正反两面观察到的蚀象完全不同,可以认为是晶体在此方向的强烈各向异性引起的.     

Co2+:BeAl2O4晶体的提拉法生长及光谱特性

应用提拉法,采用合适的化学组分配比和化料过程、以及选用适宜的固液界面温度梯度与生长速度等优化工艺条件,成功地生长出了初始Co2+离子掺杂浓度为0.15mol;、尺寸φ48×85mm2的优质Co2+:BeAl2O4晶体.测定了晶体的吸收光谱,观测到496与 640nm二个主要吸收带,它们分别归属于八面体配位中Co2+的T1(4F)→4T1(4P)跃迁与四面体配位中Co2+的A2(4F)→4T1(4P)跃迁.从晶体的吸收光谱与呈现的粉红色颜色特征可推断大多数的Co2+离子取代BeAl2O4晶体中的Al3+,形成Co2+离子的八面体格位.研究了不同光波长激发下,晶体在可见光波段的荧光特征,观测到678nm波段的荧光发射,这归属于四面体格位中Co2+的电子从4T1(4P)到4A2(4F) 能级的跃迁.     

坩埚下降法生长La2Ti2O7晶体及其光性能研究

采用高温坩埚下降法生长La2 Ti2 O7晶体,获得的晶体尺寸约为18 mm× 12 mm× 10 mm,其表面出现了一系列(004)解理面.X射线双摇摆曲线表明该晶体具有良好的结晶质量.透过光谱显示退火后的La2 Ti2 O7晶体在可见光范围内是透明的,当波长在800 nm左右时,透过率将显著下降.La2 Ti2 O7晶体的吸收边出现在500 nm波长附近.光折射指数分析表明退火La2 Ti2 O7晶体具有高的折射率.折射率色散方程确定为n2(λ) =4.61643 +0.16198/(λ2-0.01547) -0.47201λ2,利用该公式可计算出300～1680 nm范围内任意波长下的折射指数n值.     

矿化剂和温度对水热法合成碳酸锶晶体形态的影响

以氯化锶、硝酸锶为原料,碳酸氢钠、苯甲酸钠等为矿化剂,利用水热法合成了束状碳酸锶晶体聚集体.采用粉末X射线衍射仪、扫描电子显微镜等仪器对产物的结构和形貌进行了表征,对苯甲酸钠的作用和聚集体形成的机理进行了初步探讨.研究表明:苯甲酸钠对碳酸锶晶体束状聚集体的形成有显著作用,得到的晶体产物束状结构形态特征明显、均匀性好;同时温度的提高有利于晶形完好的碳酸锶晶粒的形成.     

提拉法Ti:LiAlO2晶体的生长、缺陷及N2退火研究

本文采用提拉法成功地生长了钛掺杂浓度为0.1%原子分数的LiAlO2单晶体,借助光学显微镜,结合化学腐蚀法,对Ti:LiAlO2晶体(100)面空气退火前后的缺陷特征进行了研究,用AFM观测了(100)面晶片在不同温度下流动N2气氛退火过的表面形貌。结果表明:Ti:LiAlO2晶体(100)面的位错腐蚀坑是底面为平行四边形的锥形坑,位错密度约为5.0×104cm-2,900℃空气退火后晶片表面的位错腐蚀坑变大;N2退火能显著影响晶片的表面形貌,当退火温度为900℃时,晶片的均方根粗糙度(RMS)达到最低值。