LiNbO_3晶体中包裹物和位错的X射线形貌研究

用X射线透射扫描形貌方法研究了LiNb0_3晶体中的包裹物和位错。在实验中发现了包裹物的相应于不同衍射矢量的X射线形貌与基于各向同性理论预言的形貌之间存在分歧,这被解释为弹性各向异性效应。同时还观察到Burgers矢量为最短点阵平移矢量1/3的纯刃型位错和次短点阵平移矢量1/3<0111>的纯螺型位错,以及由该螺型位错组成的纯扭转晶界。     

α—SiC晶体中的位错

用腐蚀法和X射线形貌术研究了α-SiC晶体中的位错。所用的腐蚀剂为熔融氢氧化钾。证实了尖底蚀坑与位错的一一对应关系。由于[0001]方向的螺型位错的Burgers矢量比刃型位错的Burgers矢量大得多,故可从蚀坑的深浅来判别螺型位错和刃型位错。给出了蚀坑形状和多型体晶体结构的对应关系。研究了表面生长蜷线的形态与SiC晶体中的位错及位错运动的关系。X射线形貌图显示了α-SiC晶体中相当数量的位错处于基面C面上。生长位错从晶体“根部”成核并随着晶体生长前沿的向前推进而延伸,因而位错线的方向常常沿[101O]和[1120]方向。将腐蚀法和X射线形貌术结合起来才能全面显示α-SiC晶体中的位错。 关键词：     

集中力作用下硅中位错结构

本文用化学侵蚀法研究了硅单晶样品在800—1000℃印压得到的位错“花结”。实验结果说明:印压产生的位错分布在{111}滑移面上;位错线的取向大部分是<110>或<112>方向。分析并观察到在压印下有两种位错环,一种是柏格斯矢量沿<110>方向并平行于(111)印压面;一种是柏格斯矢量沿<110>方向并与印压面相交。对位错环的结构进行了分析。     

表面效应对铁<100>间隙型位错环的影响

在材料辐照损伤过程中,间隙型位错环的形成及动力学行为严重影响材料在辐照条件下的服役行为.在常用的以体心立方铁为基的合金材料中,1/2<111>和<100>是两种主要的位错环,其对辐照损伤的影响一直都是核材料领域研究的热点之一.在之前的研究中,人们对{111}面与单个1/2<111>位错环的相互作用进行了深入研究,发现表面对位错环性质确实有重要的影响.采用分子动力学方法,在原子尺度详细研究了另一个重要的表面铁{100}面对<100>间隙型位错环动力学过程的影响.模拟发现位错环伯格斯矢量与表面法线方向的关系、距表面的深度、位错环之间的相互作用以及温度等,都对位错环与表面的相互作用产生重要影响,其中,表面作用下的伯格斯矢量的演化以及<100>位错环在此过程中的一维运动首次被发现.基于这些模拟结果,就<100>位错环对表面辐照损伤结构的影响进行详细地研究,给出<100>位错环对表面凹凸结构的贡献,这些结果为理解辐照过程中材料表面的演化提供一种可能的解释.     

LiNbO3晶体中包裹物和位错的X射线形貌研究

用X射线透射扫描形貌方法研究了LiNb0₃晶体中的包裹物和位错。在实验中发现了包裹物的相应于不同衍射矢量的X射线形貌与基于各向同性理论预言的形貌之间存在分歧,这被解释为弹性各向异性效应。同时还观察到Burgers矢量为最短点阵平移矢量1/3的纯刃型位错和次短点阵平移矢量1/3<0111>的纯螺型位错,以及由该螺型位错组成的纯扭转晶界。 关键词：     

BeAl_2O_4:Cr晶体的缺陷研究

用化学腐蚀、光学显微镜、X射线形貌术以及电子显微分析等方法研究了引上法生长的BeAl_2O_4:Cr晶体中的缺陷.其结果如下:1)获得了对低指数面(100)、(010)及(001)面位错的理想腐蚀剂,2)晶体中的位错分布不均匀,位错产生的来源有二:一是从晶种中,另一是由包裹物引起.大多数位错是刃型位错,其柏格氏矢量为〈100〉方向、滑移面为(010)面.3)在晶体中常出现的包裹物如气泡,管状物及第二相沉积物,它们是由于原料中的杂质及生长过程中的组分过冷引起的.     

不同对称性下晶界结构演化及微观机理的晶体相场法研究

采用晶体相场法研究了单轴拉伸下三角相双晶变形过程及机理, 并重点分析了小角对称与非对称晶界和大角对称与非对称晶界在变形过程中的演化及微观机理, 变形过程中应力方向与初始晶界方向平行. 结果表明, 小角对称晶界由柏氏矢量夹角呈60°的两种刃型位错组成, 变形过程中不同类型的位错运动方向相反, 并各自与另一晶界上同一类型位错相互吸引以致部分位错发生湮没; 小角非对称晶界上的位错类型单一, 在应力作用下先沿水平方向攀移, 后各自分解成柏氏矢量约呈120°的两位错, 并通过位错运动和湮没最终形成理想单晶; 大角晶界在应力的作用下先保持水平状态而后锯齿化并发射位错, 伴随着位错运动和湮没, 最终大角非对称晶界发生分解, 而大角对称晶界则重新平直化, 表明大角对称晶界比大角非对称晶界更稳定, 这与实验和分子动力学模拟结果一致. 关键词： 晶体相场 双晶 晶界 对称性     

晶体的主截面和光线的主平面是两个不同的概念

为了便于了解双折射中两束偏振光的特性,引入了晶体的主截面和光线的主平面这两个重要概念. 目前流行的光学教材中,对主截面和主平面的概念的引人说法不一,归纳起来有下面三种: 其一[1,2],把主截面和主平面统一起来写道:包含光轴和光线的平面称为晶体的主截面.O光的光矢量的振动方向垂直于主截面,e光的光矢量的振动方向平行于主截面. 其二[3],根本不提主平面的概念而只提出晶体的主截面.写道:通过光轴并与任一晶面正交的平面叫晶体的主截面.o.光和e光都是线偏振光,但振动方向不同,o光垂直于晶体的主截面,e光平行于晶体的主截面. 其三*,5],…     

基于连续介质位错理论的位错原子分布构造方法

基于连续介质位错理论提出一种新的位错原子分布构造方式,理论上可以构造出任意形状和任意Burgers矢量的位错结构.利用该方法,选用FCC单晶铜为模拟介质,构造Burgers矢量为b=[110]/2的刃型全位错和Burgers矢量为b=[112]/6圆环形不完全位错环,并使用分子动力学方法模拟全位错的扩展分解过程和不全位错环在自应力作用下的收缩过程,模拟结果与理论分析一致.该方法的优点在于可以方便地构造出其他传统方法难以构造的位错闭合结构——位错环,从而使位错环的细致研究成为可能.     

天然金刚石平行{100}的正常生长

利用同步辐射对天然金刚石晶体进行了形貌学研究,在近完事晶体内观察到晶体以平行{100}生长为主的正常生长,而不是前人所常见的平行{111}生长。生长带方向平行于（100）、（100）和（010）、（010）。生长带分布在偏离晶体中心的曲面内。由生长带的分布与形态可以观察到晶体不同晶面的生长速度具有明显差异。     

磷酸铝(AlPO_4)晶体中缺陷的X射线形貌研究

用X射线衍射形貌法研究了AlPO_4晶体中的微观缺陷。在所研究的晶体中,主要晶体缺陷是生长层,沉淀物和位错。位错密度在晶体表面附近最大,晶体中部较低。位错主要起源于热应力和由沉淀物或生长层所造成的晶格畸变。多数位错的柏氏矢量是b=(a+c)<1123>型,部分的是b=a[2TT0]。分析了晶体缺陷与生长条件之间的关系。控制生长过程中的温度波动,特别是晶体出炉时的冷却速度,对提高晶体完美性是重要的。     

注氢纯铝中间隙型位错环一维迁移现象的原位观察

核聚变堆材料在高能粒子辐照过程中会产生大量点缺陷,导致辐照脆性和辐照肿胀等现象.因而,研究点缺陷在辐照过程中的演变过程至关重要.点缺陷团簇的一维迁移现象是这种演变过程的主要研究内容之一.本文采用普通低压(200 kV)透射电镜,在室温条件下对注氢纯铝中的间隙型位错环在电子辐照下的一维迁移现象进行了观察和分析.在200 keV电子辐照下,注氢纯铝中的位错环可多个、同时发生一维迁移运动,也可单个、独立进行一维迁移运动.位错环沿柏氏矢量1/3<111>的方向可进行微米尺度的一维长程迁移,沿柏氏矢量1/2<110>的方向一维迁移也可达数百纳米.电子束辐照时产生的间隙原子浓度梯度是引起位错环一维迁移并决定其迁移方向的原因.位错环发生快速一维迁移时,其后会留下一条运动轨迹;位错环一维迁移的速率越快,运动的轨迹则越长,在完成迁移过后的几十秒内这些运动轨迹会逐渐消失.     

铝镁合金中位错的运动与交滑移

本文研究了在电子显微镜的照明电子束作用下,铝镁合金中位错运动与交互作用的行为。螺型位错往往单个运动,并且很容易改变运动方向,产生多次双交叉滑移。滑移和交滑移首先在与膜面接近45°的{111}面上进行,位错的柏氏矢量为接近膜面的α/2<110>,这是与照明电子束所产生的应力与膜面平行一事相符的。运动着的位错可以通过其应变场激活近邻的位错,使之发生运动;亦可能受到其它位错的排斥作用而受阻或改变运动方向。     

三元结构双反射平行分束偏光镜设计

为了节省冰洲石晶体材料,并实现两束偏振光的平行输出,采用冰洲石与光学玻璃组合的方法,给出一种双反射形式平行分束偏光镜的新设计。该棱镜为ZBaF3玻璃中间加冰洲石晶体薄片的三元结构,采用溴代萘胶合;选择合适的结构角,令电矢量振动方向相互垂直的两束偏振光分别在前胶合面、后端面发生全反射,并垂直上端面平行出射。实验测试表明,棱镜的透射比高于80%,消光比优于10-3。该设计在节省冰洲石晶体前提下,保持了良好的性能。     

KDP晶体台阶生长动力学的激光干涉实验研究

采用迈克尔逊干涉技术 ,通过测量KDP晶体生长的法向速率和台阶斜率来研究其台阶生长的动力学系数、台阶自由能、溶质在边界层内的扩散特征以及激发晶体生长台阶的位错活性 .实验表明 ,KDP中不同活性位错的台阶动力学系数差异较大 ,例如高活性和低活性台阶动力学系数分别为 10 .3× 10 -2 和 5 .2 1× 10 -2 cm/s,位错源在晶体表面的形状、面积的变化 ,以及Burgers矢量的变化是造成晶体生长动力学测量数据重复性差的主要原因     

一种激光平行分束器的设计

为满足波面剪切干涉和双细光束干涉曲反射表面非接触精密测量、台阶高度测量以及其他平行分光需要,利用双折射晶体特性,研究并设计了一种单一平板激光平行分束器。当一束激光入射到双折射晶体时,它的2个相互正交的的偏振分量将有不同的折射特性,因此特定晶轴方向和厚度的晶体平行平板可以实现入射光束的平行分束。描述了双折射晶体平行平板的分束原理,推导了分束距离与光轴方向、晶体厚度、入射角的关系,分析了分束距离随主要设计参数的变化规律。采用设计的晶体激光分束器进行了实验测试,验证了分析与实测结果的一致性。     

偏振对飞秒激光辐照LiF晶体的影响

飞秒激光聚焦到LiF晶体内部, 晶体的加工形貌随偏振改变. 实验表明, 偏振方向平行于<110> 晶向时, 加工起点到表面的距离是<100>偏振下的1.08 倍; 而<110>偏振下加工终点到表面的距离是<100> 偏振下的1.01 倍. 为了解释加工形貌的偏振依赖, 建立了逆韧致辐射、雪崩电离和无辐射跃迁的模型, 首先, 价带电子通过强场电离和雪崩电离, 从激光中吸收能量跃迁到导带, 该过程用电子密度演化方程和傍轴非线性薛定谔方程描述, 求解方程得到导带电子密度; 其次, 导带电子通过无辐射跃迁过程释放能量给晶格, 由能量守恒计算出晶格温度沿激光传播方向的分布; 最后, 晶格温度超过熔点以上的区域被加工. 模拟结果显示, <110>偏振下加工起点到表面的距离是<100> 偏振下的1.03倍, 而<110>偏振下加工终点到表面的距离是<100>偏振下的0.981 倍, 与实验结果基本一致. 虽然Z扫描技术测量的非线性折射率随偏振方向变化, 但是非线性折射率的变化趋势与实验结果相反. 模拟和实验证明逆韧致辐射导致加工形貌随偏振变化.     

氢离子辐照纯钒中形成的位错环

钒合金作为聚变堆候选材料, 其辐照损伤行为一直是关注的重点. 研究辐照时形成的位错环的性质, 其意义在于揭示纯钒中辐照空洞的长大机理. 这种机理表现为不同类型位错环对点缺陷吸收的偏压不同, 从而影响金属的辐照肿胀. 本文利用加速器对纯钒薄膜样品进行氢离子辐照, 然后, 利用透射电镜的inside-outside方法分析氢离子辐照所形成的位错环的类型. 结果表明, 在氢离子辐照纯钒中没有发现柏氏矢量b=<110>的位错环, 只有柏氏矢量b=1/2<111>和b=<110>的位错环, 这两种位错环的惯性面处于{110}-{112}之间. 能确定性质的位错环全部为间隙型位错环, 未发现空位型位错环.     

钼单晶体中亚晶界位错结构的研究

本文应用蚀象法对电子束浮区区熔法制得的原生态钼单晶体中的亚晶界位错结构进行了直接观测。对于实验结果进行了细致的分析,并与亚晶界的Frank公式的一些预期结果比较,全面地证实了理论预测。对(111)面上平行蚀线方向的测量表明,它们大体沿着1/2〈111〉刃型位错的滑移面及攀移面的交线,从而证实了它们是这种位错所组成的一组位错倾侧型晶界。通过对蚀斑三叉亚晶界的分析,检验了推广后的Read-Shockley公式,同时表明存在着两组位错的倾侧晶界。对于(111)面上观察到的15组蚀线网络进行了分析,结果表明其中5组是1/2〈111〉/〈100〉网络,9组是〈100〉/〈110〉网络。分析中,除去应用Carrington等所发展的极图分析法以外,我们还根据Frank公式所规定的网线间距的关系式,提出了进一步定量检验的分析方法。实践证明,当极图分析不能获得唯一的结果时,这种定量检验法可以有效地确定位错网络的Burgers矢量。此外,我们还观察到奇位错和亚晶界交互作用的事例,特别是奇位错在亚晶界上引起“台阶”以及夹杂物和亚晶界交互作用的迹象。不同类型的亚晶界交接以及非平衡态的亚晶界也是经常可以观察到的。以上结果表明,蚀象法对于定量地研究原生态晶体中的亚晶界位错结构是极其有效的,其能力并不亚于电子显微镜薄膜透射法。     

位错和层错对氮化镓热导率影响的分子动力学模拟

本文利用非平衡分子动力学方法研究了位错和堆垛层错对氮化镓晶体热导率的影响。研究结果表明氮化镓中刃型位错的存在不仅对垂直位错线方向的热量传输有影响,也对平行于位错线方向有较大影响。本文利用非平衡分子动力学方法对氮化镓晶体中小角度晶界、晶界c面(0001)堆垛层错以及a面(1210)面堆垛层错结构的界面热阻进行了计算,并且研究了氮化镓晶体中c面堆垛层错的界面热阻的变化规律。研究结果表明氮化镓晶体中c面堆垛层错的界面热阻随着层错厚度的增加而增大,随着体系长度的增大而减小。