本文關(guān)鍵詞：“涂覆法”實驗研究KDP晶體Z切片薄表面層形成和生長特性，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：磷酸二氫鉀(KH2PO4,KDP)晶體是20世紀(jì)40年代發(fā)展起來的一種非常優(yōu)良的電光非線性光學(xué)材料,因其較大的電光非線性系數(shù)和較高的激光損傷閾值,使其被廣泛應(yīng)用于激光變頻、電光調(diào)制和光快速開關(guān)等高技術(shù)領(lǐng)域,是大功率激光系統(tǒng)的首選材料。大截面KDP類晶體是目前唯一可應(yīng)用在激光核聚變中的非線性光學(xué)材料。在溶液法生長KDP晶體技術(shù)中,無論是傳統(tǒng)的Z切片籽晶再生過程,還是快速生長技術(shù)中點籽晶的再生過程,都存在一種尚未被充分理解的奇特現(xiàn)象,即薄表面層生長現(xiàn)象。當(dāng)KDP類晶體在人為破壞或自然生長偏離其結(jié)晶學(xué)形狀時,晶體都會以薄表面層生長的形式恢復(fù)晶體理想外形。為了探究這一奇特現(xiàn)象的內(nèi)在機(jī)理,本課題提出一種實驗研究薄表面層形成和生長的“涂覆法”。利用該方法,以KDP晶體Z切片為載體,對薄表面層形成及生長特性開展研究,探尋棱邊在薄表面層形成和生長過程中的作用、棱邊與臺階產(chǎn)生之間的關(guān)系,并對不同涂覆情況下的薄表面層生長動力學(xué)參數(shù)進(jìn)行測量。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)尋找一種不污染生長溶液的涂覆材料,將其涂覆在晶體的特定表面上,使該表面與生長溶液隔離而無法生長,而未涂覆的晶體表面的成核及生長不受影響。經(jīng)過反復(fù)試驗,我們選定奧斯邦1891型號的有機(jī)硅膠,為后續(xù)的涂覆實驗做準(zhǔn)備。(2)對KDP晶體Z切片的特定表面進(jìn)行涂覆處理,探究(001)面、棱邊、柱面在薄表面層形成以及生長過程中所起的作用。結(jié)果表明,棱邊是薄表面層形成的先決條件,正常棱邊因涂覆失去后,還可以通過其他方式形成新棱邊,柱面的生長和(001)面上小晶錐的結(jié)合都能形成新棱邊,形成新棱邊所需時間存在差異。(3)薄表面層形成過程疑似有悖于熱力學(xué)原理,面積增加一倍的薄表面層生長方式明顯使體系吉布斯自由能增加,對這個現(xiàn)象的確難以給出合理的解釋。在前人研究的理論支撐下,我們大膽提出晶體薄表面層的形成和生長存在“記憶功能”。基于晶體的這種“記憶功能”,我們提出一個薄表面層生長假說:“晶體對其形態(tài)有記憶功能,在偏離其原有結(jié)晶學(xué)形態(tài)后,存在恢復(fù)其原有形態(tài)的“恢復(fù)勢”,該“恢復(fù)勢”能克服表面能的增加,使晶體以薄表面層生長的方式實現(xiàn)其原有結(jié)晶學(xué)形態(tài)的快速恢復(fù)”�；谠摷僬f,我們設(shè)計了相關(guān)實驗對其進(jìn)行論證。實驗結(jié)果表明,該假說能較好的解釋晶體再生過程的生長特性。(4)通過對各種涂覆處理的Z切片進(jìn)行光學(xué)顯微鏡實時觀測,發(fā)現(xiàn)棱邊在薄表面層形成中起關(guān)鍵作用,而柱面能提供臺階,在薄表面層生長中起重要作用。同時,得到了不同涂覆處理方式下薄表面層切向生長速度和動力學(xué)系數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：KDP晶體Z切片 涂覆法 薄表面層 棱邊 切向生長速度 動力學(xué)系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ131.13
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 符號表9-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 論文的選題及研究意義10-15
• 1.1.1 引言10-12
• 1.1.2 KDP晶體的結(jié)構(gòu)12-13
• 1.1.3 KDP晶體薄表面層研究的意義13-15
• 1.2 課題當(dāng)前的研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 薄表面層生長方面的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 臺階的產(chǎn)生與推移方面的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.3 KDP晶體生長動力學(xué)方面的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 本課題的研究內(nèi)容19-20
• 2 晶體生長實驗基礎(chǔ)20-28
• 2.1 過飽和度基本概念20-21
• 2.2 實驗試劑及儀器、設(shè)備21-22
• 2.3 KDP晶體生長實驗22-24
• 2.3.1 籽晶的制備22
• 2.3.2 溶液的配制和處理22-23
• 2.3.3 置入籽晶和晶體生長23-24
• 2.4 晶體的切割24-25
• 2.5 涂覆材料的選取25-27
• 2.5.1 試驗步驟25-26
• 2.5.2 涂覆材料性質(zhì)分析26-27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 3 棱邊對KDP晶體Z切片薄表面層形成及生長的影響28-35
• 3.1 引言28
• 3.2 實驗步驟28-29
• 3.3 實驗結(jié)果與討論29-33
• 3.3.1 涂覆柱面及（001）面的邊緣29-30
• 3.3.2 涂覆（001）面及柱面的上邊緣30-31
• 3.3.3 （001）及各柱面進(jìn)行不同形式的涂覆處理31-33
• 3.4 本章小結(jié)33-35
• 4 KDP晶體Z切片再生過程中“記憶性”的研究35-47
• 4.1 假說35-36
• 4.2 實驗步驟36
• 4.3 實驗結(jié)果與討論36-45
• 4.3.1 涂覆（001）面的邊緣及柱面上邊緣36-38
• 4.3.2 將（001）面涂覆分成四部分38-39
• 4.3.3 涂覆錐臺的相關(guān)棱邊39-40
• 4.3.4 涂覆（001）面及兩個相對的柱面40-41
• 4.3.5 涂覆（001）面及兩個相鄰的柱面41-43
• 4.3.6 涂覆（001）面及其中一個柱面43-44
• 4.3.7 涂覆（001）面并對柱面分段涂覆處理44-45
• 4.4 本章小結(jié)45-47
• 5 不同涂覆情況下KDP晶體Z切片生長動力學(xué)47-54
• 5.1 引言47
• 5.2 光滑界面生長機(jī)制47-48
• 5.3 實驗步驟48-50
• 5.4 不同涂覆方式下薄表面層動力學(xué)參數(shù)的實時觀測與計算50-53
• 5.5 本章小結(jié)53-54
• 6 結(jié)論與展望54-56
• 致謝56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 附錄60
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄60
• B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目60

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本文編號：282815