晶体生长微观机理及晶体生长边界层模型

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作者:
出版社: 科学出版社
2020-08
版次: 1
ISBN: 9787030614322
定价: 98.00
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 161页
分类: 自然科学
  • 传统的晶体生长理论模型创建时,受时代限制,缺乏原位实时观测晶体生长过程微观结构演化的实验基础,难以真实、完整地反映晶体生长过程中微观结构的演化。《晶体生长微观机理及晶体生长边界层模型》突破了晶体生长机理研究的传统思维,采用高温激光显微拉曼光谱和同步辐射X射线衍射等现代观测技术,从微观尺度上,原位实时观测晶体生长过程中微观结构的演化。发现了晶体熔融生长时,熔体(高温溶液)和晶体之间存在熔体(高温溶液)结构向晶体结构过渡的晶体生长边界层,在边界层内,生长基元已具有单胞结构。生长晶面电荷静电场的计算,证明了生长界面上存在周期性丘状网格静电场。生长基元在界面静电场的作用下的取向获得调整,并在静电力的作用下准确叠合到生长界面的格位上。在这些研究的基础上,创建了原创性的晶体生长边界层理论模型,模型对晶体生长过程中微观结构演化的各个环节都有实验和理论描述,准确反映了晶体生长微观结构演化的实际过程,并揭示了不少晶体生长宏观规律或经验现象的微观机制。 目录 

    序言一 

    序言二 

    前言 

    第1章 晶体生长理论模型的历史回顾 1 

    1.1 晶体生长的几个界面理论模型 1 

    1.1.1 光滑界面理论模型 1 

    1.1.2 非完整光滑界面理论模型 2 

    1.1.3 粗糙界面理论模型 3 

    1.1.4 多层界面模型(扩展界面模型)4 

    1.2 SE理论模型与BFDH理论模型 5 

    1.2.1 SE理论模型 5 

    1.2.2 BFDH理论模型 6 

    1.3 周期键链理论模型 7 

    1.4 负离子配位多面体生长基元模型 8 

    参考文献 9 

    第2章 拉曼光谱的基本原理和应用 11 

    2.1 拉曼散射的基本理论 11 

    2.1.1 拉曼散射现象和本质 11 

    2.1.2 拉曼散射的电磁辐射理论 12 

    2.1.3 晶体的拉曼散射 14 

    2.2 拉曼光谱解析及应用 18 

    2.2.1 晶格振动模式与拉曼光谱 18 

    2.2.2 拉曼光谱中的峰位指认 18 

    2.2.3 拉曼光谱的应用 20 

    参考文献 25 

    第3章 熔融法晶体生长微观机理的拉曼光谱研究 26 

    3.1 高温共聚焦拉曼光谱仪 26 

    3.1.1 共焦显微拉曼光谱技术 27 

    3.1.2 激发光源 28 

    3.1.3 累积时间分辨技术 28 

    3.1.4 增强型电荷耦合探测器件 29 

    3.2 微型晶体生长炉 30 

    3.3 同成分晶体生长机理的高温激光显微拉曼光谱研究 32 

    3.3.1 Bi12SiO20晶体生长机理的高温激光显微拉曼光谱研究 32 

    3.3.2 Bi4Ge3O12晶体生长机理的高温激光显微拉曼光谱研究 34 

    3.3.3 KNbO3晶体生长机理的高温激光显微拉曼光谱研究 38 

    3.3.4 KTaxNb(1-x)O3晶体生长机理的高温激光显微拉曼光谱研究 43 

    3.3.5 α-BiB3O6晶体生长边界层的高温激光显微拉曼光谱研究 45 

    3.3.6 α-BaB2O4晶体熔体法生长机理的高温激光显微拉曼光谱研究 46 

    3.4 助溶剂晶体生长边界层的高温激光显微拉曼光谱的研究 52 

    3.4.1 KGd(WO4)2晶体生长边界层的高温激光显微拉曼光谱研究 52 

    3.4.2 LiB3O5晶体自助溶生长边界层的高温激光显微拉曼光谱研究 57 

    3.4.3 LBO晶体MoO3助溶剂生长机理的高温激光显微拉曼光谱研究 62 

    3.4.4 Li2O-B2O3-MoO3冷凝体的固体核磁共振光谱 65 

    3.4.5 Na2O助溶剂β-BaB2O4晶体生长边界层研究 72 

    参考文献 73 

    第4章 同步辐射技术在晶体生长微观机制研究中的应用 79 

    4.1 同步辐射X射线技术特点 79 

    4.2 同步辐射X射线在晶体生长微观机理研究中的应用 81 

    4.2.1 同步辐射X表面射线衍射原位测量技术 81 

    4.2.2 用于同步辐射SXRD技术原位观测的微型晶体生长炉 81 

    4.3 CsB3O5晶体表面熔化膜结构的SXRD技术的原位研究 82 

    4.3.1 CBO晶体简介 82 

    4.3.2 CBO晶体表面熔化膜同步辐射X射线掠入射实验 83 

    4.3.3 CBO晶体表面熔化膜同步辐射X射线的衍射光谱 84 

    4.3.4 CBO晶体(011)面表面熔化膜的衍射光谱的分析和结论 87 

    4.4 其他同步辐射X射线研究晶体生长边界层微观结构的技术 88 

    4.4.1 同步辐射X射线吸收精细结构谱技术研究晶体生长微观结构演化 89 

    4.4.2 NaBi(WO4)2晶体的同步辐射XAFS谱的研究 91 

    4.5 其他同步辐射微束X射线技术原位测量应用的探讨 94 

    4.5.1 同步辐射微束X射线透过式衍射技术应用的探讨 94 

    4.5.2 同步辐射微束X射线小角散射技术应用的探讨 95 

    参考文献 95 

    第5章 生长界面静电场对生长基元形成和取向的影响 98 

    5.1 晶体生长界面对生长基元取向性和有序度的影响的实验依据 98 

    5.1.1 点电荷的静电场 98 

    5.1.2 界面晶面静电场分布的计算 98 

    5.1.3 界面晶面静电场分布计算的结果 103 

    5.1.4 界面晶面静电场分布对边界层内生长基元的作用和影响 105 

    5.2 晶面电荷的电势场 106 

    5.2.1 点电荷的电势场 106 

    5.2.2 晶面电势场的数值计算 107 

    5.2.3 晶面电势场的数值计算的结果 109 

    5.3 量子力学方法的电场的计算 110 

    5.4 本章小结 111 

    第6章 熔融法晶体生长边界层模型 112 

    6.1 熔融法晶体生长边界层模型创建的依据 112 

    6.2 熔融法晶体生长边界层模型内容 113 

    6.3 熔融法晶体生长边界层模型的特点 114 

    第7章 宏观晶体生长规律的微观机制 115 

    7.1 位错的形成和位错线垂直晶体生长界面的微观机制 115 

    7.1.1 晶格畸变及晶胞应力产生的微观机制 115 

    7.1.2 晶体位错和位错线形成的微观机制 116 

    7.1.3 螺旋位错产生的微观机制 117 

    7.1.4 掺杂晶体中的位错产生的微观机制 117 

    7.1.5 影响位错形成的其他因素及改善方法 118 

    7.2 晶体应力开裂的微观机制 118 

    7.2.1 晶体开裂宏观规律的研究 119 

    7.2.2 晶体开裂的微观机制 120 

    7.2.3 几种开裂现象的微观机制分析 122 

    7.3 晶体生长速率和转速等生长参数对晶体质量影响的微观机制 126 

    7.3.1 晶体生长速率对晶体质量影响的微观机制 126 

    7.3.2 晶体生长转速对晶体质量影响的微观机制 127 

    7.4 分凝效应的微观机制 129 

    7.4.1 分凝效应的宏观规律 130 

    7.4.2 分凝现象的微观机制 130 

    7.4.3 生长速率和平衡分凝系数的关系 131 

    7.5 组分过冷的微观机制 133 

    7.5.1 组分过冷现象的宏观论述和分析 133 

    7.5.2 组分过冷形成的晶体生长边界层模型机制 136 

    7.6 多晶形成的微观机制 139 

    7.7 晶体生长习性的微观机制 140 

    7.7.1 晶体生长习性和相关晶体生长习性的研究 140 

    7.7.2 KGW晶体生长基元的演变及生长习性预测 142 

    7.7.3 LBO晶体生长习性研究 144 

    7.7.4 CBO晶体生长习性研究 146 

    7.7.5α-aB2O4晶体生长习性研究 146 

    7.7.6 BaBPO5晶体生长习性研究 148 

    7.7.7 Bi4Ge3O12晶体生长习性研究 149 

    参考文献 150 

    第8章 助溶剂助溶作用微观机理初步研究 152 

    8.1 助溶剂作用的微观机制探讨 152 

    8.2 LBO晶体自助溶生长和MoO3助溶生长结构基元的分析 152 

    8.2.1 LBO晶体两种助溶生长的高温溶液的拉曼光谱分析 153 

    8.2.2 把大基团裂解成较小的基团是优良的助溶剂作用机制 153 

    8.2.3 MoO3助溶剂作用机理 153 

    8.3 微观作用机理推测的一些实验验证 156 

    参考文献 157 

    晶体生长边界层模型应用的展望 159 

    后记 160 

    彩图
  • 内容简介:
    传统的晶体生长理论模型创建时,受时代限制,缺乏原位实时观测晶体生长过程微观结构演化的实验基础,难以真实、完整地反映晶体生长过程中微观结构的演化。《晶体生长微观机理及晶体生长边界层模型》突破了晶体生长机理研究的传统思维,采用高温激光显微拉曼光谱和同步辐射X射线衍射等现代观测技术,从微观尺度上,原位实时观测晶体生长过程中微观结构的演化。发现了晶体熔融生长时,熔体(高温溶液)和晶体之间存在熔体(高温溶液)结构向晶体结构过渡的晶体生长边界层,在边界层内,生长基元已具有单胞结构。生长晶面电荷静电场的计算,证明了生长界面上存在周期性丘状网格静电场。生长基元在界面静电场的作用下的取向获得调整,并在静电力的作用下准确叠合到生长界面的格位上。在这些研究的基础上,创建了原创性的晶体生长边界层理论模型,模型对晶体生长过程中微观结构演化的各个环节都有实验和理论描述,准确反映了晶体生长微观结构演化的实际过程,并揭示了不少晶体生长宏观规律或经验现象的微观机制。
  • 目录:
    目录 

    序言一 

    序言二 

    前言 

    第1章 晶体生长理论模型的历史回顾 1 

    1.1 晶体生长的几个界面理论模型 1 

    1.1.1 光滑界面理论模型 1 

    1.1.2 非完整光滑界面理论模型 2 

    1.1.3 粗糙界面理论模型 3 

    1.1.4 多层界面模型(扩展界面模型)4 

    1.2 SE理论模型与BFDH理论模型 5 

    1.2.1 SE理论模型 5 

    1.2.2 BFDH理论模型 6 

    1.3 周期键链理论模型 7 

    1.4 负离子配位多面体生长基元模型 8 

    参考文献 9 

    第2章 拉曼光谱的基本原理和应用 11 

    2.1 拉曼散射的基本理论 11 

    2.1.1 拉曼散射现象和本质 11 

    2.1.2 拉曼散射的电磁辐射理论 12 

    2.1.3 晶体的拉曼散射 14 

    2.2 拉曼光谱解析及应用 18 

    2.2.1 晶格振动模式与拉曼光谱 18 

    2.2.2 拉曼光谱中的峰位指认 18 

    2.2.3 拉曼光谱的应用 20 

    参考文献 25 

    第3章 熔融法晶体生长微观机理的拉曼光谱研究 26 

    3.1 高温共聚焦拉曼光谱仪 26 

    3.1.1 共焦显微拉曼光谱技术 27 

    3.1.2 激发光源 28 

    3.1.3 累积时间分辨技术 28 

    3.1.4 增强型电荷耦合探测器件 29 

    3.2 微型晶体生长炉 30 

    3.3 同成分晶体生长机理的高温激光显微拉曼光谱研究 32 

    3.3.1 Bi12SiO20晶体生长机理的高温激光显微拉曼光谱研究 32 

    3.3.2 Bi4Ge3O12晶体生长机理的高温激光显微拉曼光谱研究 34 

    3.3.3 KNbO3晶体生长机理的高温激光显微拉曼光谱研究 38 

    3.3.4 KTaxNb(1-x)O3晶体生长机理的高温激光显微拉曼光谱研究 43 

    3.3.5 α-BiB3O6晶体生长边界层的高温激光显微拉曼光谱研究 45 

    3.3.6 α-BaB2O4晶体熔体法生长机理的高温激光显微拉曼光谱研究 46 

    3.4 助溶剂晶体生长边界层的高温激光显微拉曼光谱的研究 52 

    3.4.1 KGd(WO4)2晶体生长边界层的高温激光显微拉曼光谱研究 52 

    3.4.2 LiB3O5晶体自助溶生长边界层的高温激光显微拉曼光谱研究 57 

    3.4.3 LBO晶体MoO3助溶剂生长机理的高温激光显微拉曼光谱研究 62 

    3.4.4 Li2O-B2O3-MoO3冷凝体的固体核磁共振光谱 65 

    3.4.5 Na2O助溶剂β-BaB2O4晶体生长边界层研究 72 

    参考文献 73 

    第4章 同步辐射技术在晶体生长微观机制研究中的应用 79 

    4.1 同步辐射X射线技术特点 79 

    4.2 同步辐射X射线在晶体生长微观机理研究中的应用 81 

    4.2.1 同步辐射X表面射线衍射原位测量技术 81 

    4.2.2 用于同步辐射SXRD技术原位观测的微型晶体生长炉 81 

    4.3 CsB3O5晶体表面熔化膜结构的SXRD技术的原位研究 82 

    4.3.1 CBO晶体简介 82 

    4.3.2 CBO晶体表面熔化膜同步辐射X射线掠入射实验 83 

    4.3.3 CBO晶体表面熔化膜同步辐射X射线的衍射光谱 84 

    4.3.4 CBO晶体(011)面表面熔化膜的衍射光谱的分析和结论 87 

    4.4 其他同步辐射X射线研究晶体生长边界层微观结构的技术 88 

    4.4.1 同步辐射X射线吸收精细结构谱技术研究晶体生长微观结构演化 89 

    4.4.2 NaBi(WO4)2晶体的同步辐射XAFS谱的研究 91 

    4.5 其他同步辐射微束X射线技术原位测量应用的探讨 94 

    4.5.1 同步辐射微束X射线透过式衍射技术应用的探讨 94 

    4.5.2 同步辐射微束X射线小角散射技术应用的探讨 95 

    参考文献 95 

    第5章 生长界面静电场对生长基元形成和取向的影响 98 

    5.1 晶体生长界面对生长基元取向性和有序度的影响的实验依据 98 

    5.1.1 点电荷的静电场 98 

    5.1.2 界面晶面静电场分布的计算 98 

    5.1.3 界面晶面静电场分布计算的结果 103 

    5.1.4 界面晶面静电场分布对边界层内生长基元的作用和影响 105 

    5.2 晶面电荷的电势场 106 

    5.2.1 点电荷的电势场 106 

    5.2.2 晶面电势场的数值计算 107 

    5.2.3 晶面电势场的数值计算的结果 109 

    5.3 量子力学方法的电场的计算 110 

    5.4 本章小结 111 

    第6章 熔融法晶体生长边界层模型 112 

    6.1 熔融法晶体生长边界层模型创建的依据 112 

    6.2 熔融法晶体生长边界层模型内容 113 

    6.3 熔融法晶体生长边界层模型的特点 114 

    第7章 宏观晶体生长规律的微观机制 115 

    7.1 位错的形成和位错线垂直晶体生长界面的微观机制 115 

    7.1.1 晶格畸变及晶胞应力产生的微观机制 115 

    7.1.2 晶体位错和位错线形成的微观机制 116 

    7.1.3 螺旋位错产生的微观机制 117 

    7.1.4 掺杂晶体中的位错产生的微观机制 117 

    7.1.5 影响位错形成的其他因素及改善方法 118 

    7.2 晶体应力开裂的微观机制 118 

    7.2.1 晶体开裂宏观规律的研究 119 

    7.2.2 晶体开裂的微观机制 120 

    7.2.3 几种开裂现象的微观机制分析 122 

    7.3 晶体生长速率和转速等生长参数对晶体质量影响的微观机制 126 

    7.3.1 晶体生长速率对晶体质量影响的微观机制 126 

    7.3.2 晶体生长转速对晶体质量影响的微观机制 127 

    7.4 分凝效应的微观机制 129 

    7.4.1 分凝效应的宏观规律 130 

    7.4.2 分凝现象的微观机制 130 

    7.4.3 生长速率和平衡分凝系数的关系 131 

    7.5 组分过冷的微观机制 133 

    7.5.1 组分过冷现象的宏观论述和分析 133 

    7.5.2 组分过冷形成的晶体生长边界层模型机制 136 

    7.6 多晶形成的微观机制 139 

    7.7 晶体生长习性的微观机制 140 

    7.7.1 晶体生长习性和相关晶体生长习性的研究 140 

    7.7.2 KGW晶体生长基元的演变及生长习性预测 142 

    7.7.3 LBO晶体生长习性研究 144 

    7.7.4 CBO晶体生长习性研究 146 

    7.7.5α-aB2O4晶体生长习性研究 146 

    7.7.6 BaBPO5晶体生长习性研究 148 

    7.7.7 Bi4Ge3O12晶体生长习性研究 149 

    参考文献 150 

    第8章 助溶剂助溶作用微观机理初步研究 152 

    8.1 助溶剂作用的微观机制探讨 152 

    8.2 LBO晶体自助溶生长和MoO3助溶生长结构基元的分析 152 

    8.2.1 LBO晶体两种助溶生长的高温溶液的拉曼光谱分析 153 

    8.2.2 把大基团裂解成较小的基团是优良的助溶剂作用机制 153 

    8.2.3 MoO3助溶剂作用机理 153 

    8.3 微观作用机理推测的一些实验验证 156 

    参考文献 157 

    晶体生长边界层模型应用的展望 159 

    后记 160 

    彩图
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