L-丙氨酸掺杂下ZTS晶体(100)面台阶动力学实时研究

利用光学显微镜对L-丙氨酸掺杂下ZTS晶体(100)面台阶推移进行了实时观察。测量了不同掺杂浓度、过饱和度及生长温度下的台阶平均推移速度。实验结果表明:随掺杂浓度的增加,台阶平均推移速度先增加后减小,在掺杂浓度为2mol%时,台阶平均推移速度最大;而随过饱和度的增加,台阶平均推移速度线性增加。计算了台阶动力学系数与单台阶的活化能,得到掺杂后,台阶动力学系数增大,单台阶活化能减小。运用台阶动力学系数的定义,计算得到掺杂与未掺杂ZTS晶体台阶活化能的范围。同时用红外光谱实验分析了L-丙氨酸在ZTS晶体生长过程中进入晶格,进而影响台阶推移速度。

不同pH值下ZTS晶体(100)面台阶生长动力学规律和位错缺陷的研究

通过利用光学显微镜,对不同pH值下ZTS晶体(100)面的台阶推移过程进行了实时观察,发现在同一过饱和度下,调高生长溶液的pH值会导致台阶推移速率降低;而调低pH值时,台阶的平均推移速率增大,当pH=4.2时,(100)面生长速度最快。计算出不同pH值下的台阶动力学系数βl和台阶活化能E的数值。对不同pH值下生长出的ZTS晶体的(100)面进行了位错缺陷观察,发现pH=4.2时,位错密度较低,有利于晶体生长质量的提高。

流动对ZTS晶体(100)面台阶生长动力学影响的研究

通过利用光学显微镜对ZTS晶体(100)面的台阶推移过程进行实时观察,对不同溶液供应速度及不同过饱和度下的台阶生长动力学进行了研究。结果表明,随着溶液供应速度S的增大,台阶平均推移速率先增大后减小。溶液供应速度S≈1.2mL/min时,台阶平均推移速率达到最大。而在静止的生长溶液中,台阶平均推移速率随着过饱和度σ的增大呈非线性增大,同时确定了生长死区σd和台阶平均推移速率急剧增大时的临界过饱和度值σ*,并计算了不同过饱和度阶段的台阶动力学系数和台阶活化能。

硫脲硫酸锌晶体(100)面台阶微观形貌及其推移

利用原子力显微镜对硫脲硫酸锌(ZTS)晶体(100)面进行扫描实验,观察到不同形式的台阶推移过程。实验发现:螺旋台阶及其所形成的生长丘均为四边形;与聚并台阶同向推移的单台阶将加剧台阶的聚并程度,而彼此可以合并的台阶相遇则能弱化台阶聚并程度;运动方向不同的聚并台阶和"准聚并台阶"均能与单台阶共存,单台阶的运动会增加台阶的聚并程度。通过对台阶棱边能的值分析可知,随着掺杂浓度的增加,(100)面台阶的推移速率会增大,有利于晶体生长。

过饱和度对KDP晶体生长及表面形貌的影响

采用原子力显微镜对35℃附近,在不同过饱和度下生长的KDP晶体(100)面生长台阶的推移进行了系统的研究,用激光偏振干涉手段实时测量了KDP晶体(100)面的台阶推移速率与过饱和度之间的关系。结果表明:台阶的推移速率ν随过饱度σ的增加而增大,过饱和度死区σ_d和线性区σ*的值分别为0.018和0.033。当σ=0.07时,晶体推移速率ν增加变缓,进入延长线通过原点的线性区。台阶宽度随σ的增加呈现出先增大后降低的趋势,当σ=0.01、0.05和0.08时,台阶聚并程度和斜率都高;当σ=0.08时,晶体表面出现树枝状支台阶。在不同过饱和度区间内台阶推移方式发生的变化可能是影响台阶聚并程度和推移速率的原因。

不同pH值下KDP晶体{100}面生长的AFM研究

通过对40℃时、不同pH值和不同过饱和度下磷酸二氢钾(KDP)晶体{100}面生长的原子力显微镜(AFM)的非实时研究,发现在低过饱和度下,{100}面台阶化明显,台阶形貌差异较大;高过饱和度下,KDP晶体生长以二维成核机制为主.对于pH=4.2和pH=2.5,在过饱和度较低时,位错生长机制控制晶体的生长;当σ≥0.05时,二维成核机制起主导作用.而pH=5.0时,在低过饱和度下同样是由位错机制控制生长,但当σ≥0.03晶体生长即以二维成核机制为主.通过对25℃时、不同pH值、低过饱和度下KDP晶体{100}面台阶推移的原位实时AFM的研究,估算了KDP晶体{100}面的法向生长速度,发现pH=5.0时生长速度最快,晶体生长主要受螺旋位错生长机制控制.另外,发现随着过饱和度的降低,台阶的密度也随之减少,宽度变大.最后,通过原位实时AFM,观察到一种各向异性生长的台阶推移现象.