BGO 大单晶宏观缺陷的研究

应用光学显微镜、扫描电镜、电子探针、X 光衍射分析、原子吸收分光光度计等,对 BGO 大单晶生长中最常出现并严重影响晶体光学质量的宏观缺陷进行了研究。观察表明,晶体生长过程中,随生长条件的变化,这些宏观缺陷的形貌特征是不同的。本文对这些宏观缺陷的形成机理和克服方法进行了探讨,并在实践中得到良好效果。

闪烁晶体——辐射探测用单晶

Phosphor converts excitation energy into light,resulting in lumminescence.The luminescence caused by radiation is called scintillation.Since the discovery of the scintillation in NaI∶Tl crystal in 1948,a series of materials with profound scintillating characteristics have been developed and have found wide applications for radiation detection in different fields such as nuclear physics,high energy physics,medical diagnostic imaging,geophysics exploration,clandestine explosive finding and many industrial measuring systems. Inorganic scintillating crystals have superior characteristics over their organic counterparts and some kinds of ceramics,glasses and powders that do have their scintillation effects.We will confine ourselves mainly to inorganic scintillating crystals in this presentation..

氧化物晶体的成核机理与晶粒粒度

从微观动力学角度研究了晶粒的成核机理，认为晶粒的成核机理主要包括生长基元的形成，生长基元之间的氧桥合作用和Ｏ桥转变为ＯＨ桥．并从成核速度角度分析了影响晶粒粒度的主要原因，揭示了影响晶粒粒度的内部原因为生长基元的生成能、晶体的晶格能．由此总结出不同结构类型的氧化物粉体的晶粒粒度的相对大小．即具有ＣａＦ２或ＴｉＯ２结构的氧化物粉体的晶粒粒度比具有α－Ａｌ２Ｏ３结构的氧化物粉体的晶粒粒度小，具有α－Ａｌ２Ｏ３结构的氧化物粉体的晶粒粒度比具有六方ＺｎＳ结构的氧化物粉体的晶粒粒度小．合理地解释了由水热法制得的氧化物粉体的晶粒粒度差别较大的原因以及溶液的ｐＨ值、反应温度对晶粒粒度的影响．

水热条件下ZnO微晶的结晶习性及其形成机理

研究了ＺｎＯ微晶在不同水热条件下的结晶习性和形貌。实验表明：在中性或弱碱性水热介质中形成的氧化锌晶粒呈长柱状，在强碱性溶液中和高的反应温度下形成的晶粒则呈短柱状和规则多面体颗粒状，而在适度碱性水热条件下，氧化锌晶粒呈明显的极性生长。水热条件对ＺｎＯ微晶的结晶习性和形貌有着很大的影响。从结晶化学角度出发，结合晶体结构、溶液结构和生长时的水热条件，探讨了氧化锌微晶结晶习性的形成，氧化锌晶粒具有明显的极性晶体生长特征；探讨了水热条件与晶粒形态之间的关系，并从这一关系出发在水热条件下制备了氧化锌超细微晶。

水热法制备BaTiO_3粉体

以Ｂａ（ＯＨ）２·８Ｈ２Ｏ 和ＴｉＯ２ 为前驱物，在水热条件下制得了单一物相的ＢａＴｉＯ３ 粉体． 发现产物的物相与反应温度和前驱物的Ｂａ，Ｔｉ 摩尔比有关． 由负离子配位多面体生长基元模型分析了ＢａＴｉＯ３ 粉体的形成机理． 指出了形成ＢａＴｉＯ３ 粉体的生长基元为Ｂａ（ＯＨ）１０－１２ 和Ｔｉ（ＯＨ）２－６ ． 由此比较合理地解释了粉体的物相以及Ｂａ，Ｔｉ 摩尔比对ＢａＴｉＯ３ 粉体形成的影响．

负离子配位多面体生长基元的理论模型与晶粒形貌

本文介绍了一种新的形貌判定准则———配位多面体生长习性法则。首先在负离子配位多面体生长基元模型的基础上建立了晶体的生长机理模型和界面模型，在此基础上提出了晶体形貌判定法则。即晶体的各晶面的生长速度与其结构中的配位多面体在界面上显露的元素种类有关。显露配位多面体顶点的晶面生长速度快，显露面的晶面生长速度慢，显露棱的晶面生长速度介于两者之间。此外，晶体的各晶面的生长速度还与配位多面体在界面上显露的元素数目有关。显露配位多面体元素数目多的晶面生长速度快。根据此法则成功地解释了γＡｌＯ（ＯＨ）晶体和极性晶体ＺｎＯ，ＳｉＯ２的形貌特征。最后，本文还提出了两种晶体形貌的调制方法，即添加剂调制法和过饱和度调制法。

TiO_2和α-Al_2O_3晶体的生长习性

通过水热法制备粉体的实验观察到金红石、锐钛矿和а－Ａｌ２Ｏ３晶体的生长习性．采用配位多面体生长习性法则合理地解释了ＴｉＯ２和а－Ａｌ２Ｏ３的生长习性．其主要结果为а－Ａｌ２Ｏ３晶体的生长习性为平板｛０００１｝，其各晶面的生长速度为：Ｖ｛０００１｝＜Ｖ｛１１２３｝＜Ｖ｛０１１２｝＝Ｖ｛１１２０｝＜Ｖ｛０１１０｝。金红石的生长习性为柱状，其各晶面的生长速度为：Ｖ＜１１０＞＜Ｖ＜１００＞＜ Ｖ＜１０１＞＜ Ｖ＜００１＞＜ Ｖ＜１１１＞；锐钛矿的生长习性为四面体，其各晶面的生长速度为Ｋ＜０１０＞＝Ｖ＜００１＞＞Ｖ＜０１０＞＞Ｖ＜１１１＞．而ＰＢＣ理论很难合理地解释а－Ａｌ２Ｏ３晶体的生长习性．

水热合成中负离子配位多面体生长基元模型与粉体的晶粒粒度

在负离子配位多面体生长基元模型的基础上深入研究了晶粒的结晶过程．认为成核过程主要包括生长基元的形成和生长基元之间的脱水反应过程，并从成核速度的角度分析了影响晶粒粒度的主要原因．揭示了影响晶粒粒度的主要原因为生长基元的生成能、晶体的晶格能．由此总结出不同结构类型的氧化物粉体晶粒粒度的相对大小．合理地解释了由水热法制得的氧化物粉体的晶粒粒度差别较大的原因以及反应介质、反应温度对晶粒粒度的影响．

水热条件下钛酸钡粉体晶粒形成机理

对于采用加直流电场水热法制备的ＢａＴｉＯ＿３粉体体系，测定了反应过程中外加直流电场电流和反应后溶液中残余ＯＨ￣－量。水热反应初期，电流随着反应温度的升高而增大。反应继续进行，电流达到极大值，然后急剧减小。反应温度越高，反应时间越长，反应后溶液里残余的ＯＨ￣－量越少。结合粉体物相和晶粒形貌的表征，对水热条件下ＢａＴｉＯ＿３晶粒的形成机理进行了探讨。在反应初期，随着温度的升高，前驱物逐渐溶解，体系中导电离子数不断增多，因此电流不断增大。溶液中ＯＨ￣－与从前驱物ＴｉＯ＿２粒子溶解进入溶液的钛氧基团结合形成羟基化的生长基元，它们与Ｂａ￣２＋一起在晶核生长界面上叠合、脱水、结晶，从而使ＢａＴＯ＿３晶粒长大。ＢａＴｉＯ＿３晶粒生成反应消耗体系中导电离子数，由于无其他新导电离子来源，所以电流达到极大值后又迅速减小。

钨酸铅晶体生长及其组份挥发

本文首次报道了用坩埚下降技术生长钨酸铅（PWO）晶体；研究了提拉和坩埚下降两种技术生长PWO晶体的组份挥发，得到的结果是PbO的挥发速率高于WO3，并对一组晶体不同部位的X射线发光性能作了研究．

水热盐溶液卸压法制备氧化物粉体

本文采用一种新的水热粉体制备方法-水热盐溶液卸压法，制得了α-Al2O3粉体、AlO（OH）纤维以及ZrO2和AlO（OH）复合氧化物粉体．发现以1mol／LAl（NO3）3溶液作为前驱物，0．2mol／LFe（NO3）3为添加剂，在300℃可制得α－Al2O3粉体．以1mol／LAl（NO3）3溶液为前驱物；1mol／LKBr为添加剂，在350℃可制得长径比为13：1的AlO（OH）纤维．当采用AlCl3、ZrOCl2溶液为前驱物，Zr/Al的比例为1：3时，在240℃可制得纤维状AlO(OH)颗粒和球形ZrO2颗粒的复合氧化物粉体．

ZnO晶体的极性生长习性与双晶的形成机理

本文根据晶体的负离子配位多面体的生长基元的观点，结合氧化锌晶体生长基元稳定能的计算，研究和分析了水热条件下氧化锌晶体的极性生长习性和双晶的形成机理。氧化锌晶体的生长习性明显地受生长时的物理化学条件（溶液的碱度，反应温度和矿化剂）的影响，晶粒形态表现为长柱状、单锥状和颗粒状；而且在不同的生长条件下可以形成不同的双晶晶粒，在以ＫＢｒ为矿化剂的溶液中形成哑铃形双晶，双晶面为（０００１）；在中性或弱碱性溶液中易形成长柱状双锥双晶，双晶面为（０００１－）。本文从晶体生长时的溶液结构和晶体生长基元叠合模型出发，分析了生长基元的结构形式及其稳定性以及在晶体界面上的叠合，解释了晶体正、负极面生长速率差异悬殊的原因；提出了不同条件下的双晶机制；

弛豫型铁电体PZNT制备与性能研究的进展

本文综述了近年来国际上弛豫型铁电体PZNT的制备与介电、压电及电致伸缩性能研究的进展．PZNT单晶体的制备方法以高温PbO熔剂法为主，其尺寸已达40mm．随PT含量的变化，PZNT的顺电一铁电相交由弥散性、混合型变为一级相变；其铁电-铁电相变可由组份或电场诱导，由介电性能表征．压电性能在MPB处及偏向三方相一侧达到最佳，＜001＞切向的三方相与四方相单晶可分别作为频带宽、分辨率高、且阻抗匹配好的新一代声阵列与单个器件传感器．＜001＞向的PZNT单晶具有巨大的电致伸缩应变，可望成为高性能的固体驱动器．

PMNT陶瓷材料的压电介电性能研究

本文研究了准同型相界处铌镁酸铅－钛酸铅（ＰＭＮＴ）陶瓷材料的介电压电性能，合适的组份和烧结，可使ＰＭＮＴ陶瓷材料具有较好的压电性能，ｄ３３达５４０ｐＣ／Ｎ，ｋｔ达０．５０以上．观察了不同烧结工艺下陶瓷材料的微观结构，烧结时间过长不仅使晶粒尺寸变大，亦可造成晶粒快速生长．对化学组成和微观结构与压电性能之间的关系进行了讨论．

PMN-PT单晶与陶瓷在性能及相变方面的特点

着重介绍了用Ｂｒｉｄｇｍａｎ方法生长的（１－ｘ）Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ｘＰｂＴｉＯ３（ＰＭＮ－ＰＴ）固溶体单晶在介电、压电、热释电性能及相变方面的一些特点：①异常高的压电常数ｄ３３（高达３０００ｐＣ／Ｎ以上），耦合系数ｋｔ（在０．６以上），ｋ３３（达０.９０），高的介电常数（高达５０００甚至更高），低的Ｑｍ值（约６０），热释电系数也较高．②强烈的各向异性．③随着ＰＴ含量的增加，系统的弛豫行为逐渐减弱，在ｘ～０．３３时，材料在室温下成为正常铁电体，但ＰＥ－ＦＥ相变并非正常铁电相变，表现为在Ｔ＞Ｔｍ时； ～Ｔ关系不遵守居里－外斯定律，而是遵守Ｓｍｏｌｅｎｓｋｉｉ的关系．该相变也明显地与弥散相变不同．这种行为可用无规场的观点加以解释． 对ＰＭＮ－ＰＴ陶瓷，其压电性能与最好的软性ＰＺＴ相似，而 和ｋ３１略大．

微波介质陶瓷的中低温烧结

综述了近年来微波介质陶瓷在低温烧结方面的研究进展.为降低微波介质陶瓷的烧结温度,传统的方法是添加氧化物或低熔点玻璃作为烧结助剂、采用化学合成方法和使用超细粉体作为起始原料.另外,发展具有低烧结温度的新的微波介质陶瓷材料体系也是一种有效的方法.

钨酸盐晶体中负离子配位多面体的结晶方位与晶体的形貌

钨酸盐类晶体是重要的闪烁晶体．本文从钨酸盐类晶体中负离子配位多面体的结晶方位和相互联结的稳定性出发，探讨了钨酸盐类晶体中[WO4]2-等负离子配位多面体的结晶方位与晶体结晶形貌之间的关系；认为[WO4]2-四面体与金属阳离子（Ca2＋，Pb2＋，Zn2＋）结合时，由于晶体结构和生长条件（如籽晶取向等）的不同，在晶体各族晶面上的叠合速率和结构取向不同，晶体的结晶形貌迥然有别；四面体的面和梭的法线（L2）所对向的晶面，生长速率慢，顽强显露，均属晶体的板面；四面体的顶角所指向的晶面，生长速率快，显露面积小，经常消失．由此可以合理解释钨酸铅等闪烁晶体的生长特征．最后对ABO4型晶体的结构及习性特征进行了总结归纳．

Yb:YAG晶体的光谱性能

系统地研究了不同掺杂浓度的 Yb:YAG晶体的光谱特性 ,通过吸收光谱的测量计算了晶体的吸收截面 ,用对易法计算了晶体的发射截面。在 Yb:YAG晶体毛坯中发现 Yb2 +和色心 ,其浓度随 Yb:YAG晶体中 Yb3+ 的增加而增加。经 140 0℃氧气氛退火后消失。首次用光子激发和 X射线激发研究了 Yb:YAG晶体的荧光特性。

高质量钨酸铅(PWO)晶体的生长

用改进的垂直坩埚下降法成功地生长了高质量的钨酸铅晶体，晶体毛坯的尺寸为２８ｍｉｎ×２８ｍｍ×３６０ｍｍ；晶体的生长工艺参数为：籽晶取向［００１］；下降速度 ０．６～１．０ｍｍ／ｈ；生长界面附近的温度梯度为２０～３０℃／ｃｍ，加工后的晶体成品在４２０ｎｍ附近的透过率＞６０％；在３６０ｎｍ附近的透过率＞２５％．晶体的光输出＞９ｐ．ｅ／ＭｅＶ；光伤＜５％．

水热条件下氧化物枝蔓晶的形成

本文在采用水热盐溶液卸压技术制备氧化物粉体时发现制得的氧化物颗粒之间按一定的规律连生在一起，形成类似于枝蔓晶的生长形态。通过对其连生方式的分析发现，在过饱和度较低的条件下连生也存在各向异性。即晶粒生长速度快的晶面易连生在一起。