ADP晶体及其薄表面层生长特性研究

发布时间：2017-11-02 22:06

  本文关键词：ADP晶体及其薄表面层生长特性研究

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【摘要】：ADP晶体(磷酸二氢铵晶体,NH4H2PO4)是一种性能较优良的非线性光学晶体,在激光和光电子技术应用方面占有重要地位。ADP晶体是KDP类晶体中的重要成员,近年关于ADP晶体在一定条件下能由铁电体转变为反铁电体的研究发现,使其在KDP类晶体中脱颖而出,市场上对于大尺寸ADP晶体的需求也随之增加。目前,生长大尺寸KDP类晶体最常用的方法为溶液生长法,实验发现,采用溶液法生长KDP类晶体的过程中,会出现一种奇特的现象,即薄表面层生长现象。不同于晶体的正常生长,薄表面层是在生长溶液中悬垂生长,下方无任何晶体结构作为基底。Z切片籽晶的晶锥再生过程(成帽过程)是最典型的薄表面层生长过程,最终形成的晶锥为包裹有生长溶液的“空盒子”,而Z切片籽晶是目前生长大尺寸KDP类晶体中应用最为广泛的籽晶,很多研究表明,晶锥再生过程的顺利与否,直接关系到晶体的生长质量及最终利用率。此外,研究发现具有非完整晶体学形态的晶体同样以薄表面层生长的方式对其形态进行恢复,由于薄表面层内部包裹有大量生长溶液,导致最终形成的晶体质量较差。然而,至今仍未见关于薄表面层生长现象的合理解释,开展实验研究薄表面层生长特性具有重要意义。本文以ADP晶体为研究对象,使用金刚石线切割机制备ADP晶体样品,开展关于ADP晶体薄表面层形成及生长特性的实验研究,并从生长动力学角度出发探究了ADP晶体薄表面层的生长规律,主要内容为:(1)开展实验,测定了不同温度下ADP原料的溶解度,拟合得出了相应的溶解度曲线,为后期晶体生长实验及薄表面层生长特性研究实验的开展奠定了基础。(2)设计实验,采用“点籽晶”全方位生长法生长ADP晶体,介绍了两种制备点籽晶的方法,分别为:自然蒸发法、金刚石线切割法,对比分析了采用两种不同籽晶生长ADP晶体的利弊。(3)设计实验,研究凹角对薄表面层生长特性的影响,使用金刚石线切割机,切割获取得到5种具有不同类型凹角的ADP晶体样品,对比分析了不同ADP晶体样品薄表面层的生长特性,结果表明,凹角的切割取向对薄表面层生长有较大影响,且一定条件下,薄表面层最易形成于凹角处。(4)设计实验,研究不同棱角存在情况下ADP晶体样品的薄表面层形成及生长特性,并结合显微实时观察实验,探究棱角对ADP晶体薄表面层生长的影响。结果表明,棱角是否存在,会影响晶片对其形态的“判断”,对薄表面层的生长速度有较大影响,综合分析认为,棱角为薄表面层主要生长源。同时,使用显微观测系统,对ADP晶体薄表面层的形态进行观测,并对其厚度进行了测量。(5)设计显微实时观测系统,开展薄表面层生长动力学研究,测量并分析了薄表面层切向生长速度随溶液驱动力的变化规律;测量了不同棱角存在情况下ADP晶体薄表面层的生长速度,并计算了相关动力学系数,定量的分析了棱角对薄表面层生长的影响。
【关键词】：ADP晶体 薄表面层 显微实时观测 生长动力学
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O78
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-7
• 主要符号表7-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 ADP晶体的研究现状11-14
• 1.2.1 ADP晶体简介11-12
• 1.2.2 ADP晶体生长的研究现状12-14
• 1.3 薄表面层生长的研究意义及现状14-18
• 1.3.1 薄表面层生长的研究意义14-16
• 1.3.2 薄表面层生长的研究现状16-18
• 1.4 本课题研究的内容及特色18-20
• 2 ADP晶体的生长20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 相变的理论基础20-24
• 2.2.1 相变发生的热力学条件20-22
• 2.2.2 相变驱动力22-23
• 2.2.3 成核的基本类型23-24
• 2.3 ADP溶液溶解度曲线的测定24-27
• 2.3.1 实验原料及仪器25
• 2.3.2 实验步骤25-26
• 2.3.3 实验结果与讨论26-27
• 2.4 ADP晶体生长实验27-33
• 2.4.1 籽晶的制备及选取27-29
• 2.4.2 ADP晶体生长的实验装置及步骤29-31
• 2.4.3 籽晶对ADP晶体生长的影响31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 ADP晶体薄表面层生长特性研究34-54
• 3.1 引言34
• 3.2 凹角对ADP晶体薄表面层生长的影响34-44
• 3.2.1 实验设备34-36
• 3.2.2 实验方法及步骤36-37
• 3.2.3 结果及讨论37-44
• 3.3 棱角对ADP晶体薄表面层生长的影响44-48
• 3.3.1 缺失一条棱边的ADP晶体Z切片薄表面层生长特性44-46
• 3.3.2 缺失相交角的ADP晶体Z切片薄表面层生长特性46-47
• 3.3.3 无正常棱角的ADP晶体Z切片薄表面层生长特性47-48
• 3.4 显微实时观察ADP晶体薄表面层生长特性48-53
• 3.4.1 实验设备及方法48-49
• 3.4.2 ADP晶体薄表面层显微形态49-50
• 3.4.3 棱角处薄表面层生长显微实时观察50-53
• 3.5 本章小结53-54
• 4 ADP晶体薄表面层生长动力学研究54-60
• 4.1 引言54-55
• 4.2 溶液过饱和度对薄表面层生长动力学的影响55-57
• 4.2.1 实验方法及步骤55
• 4.2.2 结果与讨论55-57
• 4.3 棱角对薄表面层生长动力学的影响57-58
• 4.3.1 实验方法及步骤57
• 4.3.2 结果与讨论57-58
• 4.4 本章小结58-60
• 5 结论与展望60-62
• 5.1 主要结论60-61
• 5.2 课题展望61-62
• 致谢62-64
• 参考文献64-68
• 附录68
• A. 作者在攻读硕士学位期间完成的学术论文68
• B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目68

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本文编号：1133355