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《青岛大学》 2010年
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KDP类晶体快速生长机理研究

钟德高  
【摘要】: KDP (KH2PO4)类晶体是一类性能优良的非线性光学晶体材料,因其独特的物理性质而成为唯一可用于激光核聚变工程的非线性晶体。KDP晶体的传统生长方法,因周期长,成本高已经无法满足实用要求。近年来发展起来的KDP晶体快速生长与传统慢速生长从技术到理论都存在很大的差异,打破了实用单晶生长速度慢的观念,给晶体生长工艺和理论研究带来了新的挑战,快速生长过程中许多新的现象有待解释。本文从KDP晶体快速生长机理方面,对KDP晶体快速生长过程进行了深入研究。 本文中设计并制作了溶液降温法晶体生长显微实时观测装置,利用该装置实时观测了快速生长KDP晶体{101}和{100}生长表面的形貌演化过程,发现在高过饱和度下,KDP晶体的生长表面会以生长层的形式快速生长;与{100}相比{101}圣战表面在较低过饱和度下(大约σ=4%),即开始以生长层的形式生长;计算发现{101}和{100}表面生长层的动力学系数不同。利用AFM对KDP晶体{100}生长表面进行了非实时观测,测量了生长表面宏观台阶的高度和平台宽度。在{100}生长表面还观察到了由于杂质阻碍作用引起的台阶聚并和弯曲,分析了出现台阶聚并的原因。 通过实时观测Z切向ADP晶体成锥过程中的薄表面层生长,系统研究了晶体快速生长过程中出现的棱边生长机制。测量了薄表面层的切向生长速度随溶液过饱和度的变化曲线,并利用台阶切向生长动力学方程计算出了薄表面层生长的动力学参数。分析了焦磷酸钾(K4P2O7)和Fe3+掺杂对成锥薄表面层生长的影响。分析发现晶体快速生长过程中呈链状分布液相包裹体的形成,与晶体棱边生长机制密切相关。 分别利用传统降温法和点状籽晶快速生长方法生长出了ADP晶体。利用同步辐射X射线白光形貌术和激光干涉仪分析了快速生长ADP晶体的光学均匀性。发现(100)和(101)面之间的扇形界是导致快速生长ADP晶体光学均匀性降低的主要原因。生长条纹和包裹体也是是影响ADP晶体光学均匀性的常见缺陷。生长溶液中铁和铬等三价金属阳离子容易在生长条纹处偏聚,形成包裹体破坏晶体的均匀性。 在不同摩尔配比的ADP与KDP混合溶液中,利用籽晶法生长出了KADP混晶。发现只有在一定的混合比例范围内,才能利用籽晶法生长出透明的KADP晶体。研究发现籽晶法生长的KADP晶体中,除了扇形界和籽晶边界,晶体内部不同区域晶胞参数的差异,也是引起KADP晶体内部应力和开裂的重要原因。KADP晶体内部可能存在长度约为数百微米的微裂纹,在晶体生长那个完毕从溶液中取出时,很容易导致裂纹的扩展,导致晶体开裂。
【学位授予单位】:青岛大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O781

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前9条
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9 廖兴林;高温超导块材生长特性对磁悬浮性能的影响[D];西南交通大学;2012年
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