《功能晶體熔融生長微觀機理研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由殷紹唐擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：功能晶體熔融生長微觀機理研究
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：殷紹唐
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
熔融法晶體生長是製備功能晶體最重要的方法，研究液相結構向晶體結構的演化過程是揭示熔融晶體生長微觀機理的基礎。本項目採用高溫顯微Raman光譜和X射線表面衍射等原位觀測分析手段，圍繞同成分熔融和以硼酸鹽為主的熔鹽晶體生長體系，開展微觀生長機理及相關基礎問題研究，包括：（1）研製適合不同熔融體系的晶體生長原位觀測的專用微型生長爐；（2）熔融法晶體生長體系的液相組成與微觀結構的關係；（3）晶體生長基元與溶液結構的關係及其在固液邊界層內結構的變化；（4）晶體生長的微觀機理和結晶習性的關係及其對晶體缺陷的影響；（5）微觀生長機制和不同方向晶體生長的難易的關係；（6）通過微觀機理研究信息的反饋為BBO和CBO等晶體生長工藝的改進提供依據和參考。本項目的研究可獲得多種生長體系的微觀生長機制，並在此基礎上總結出熔融法晶體生長微觀機理，為構建實際晶體生長理論奠定基礎，為晶體生長的工藝改進提供依據和參考。
結題摘要
本項目在先前自然科學基金工作的基礎上，對熔融法晶體生長的微觀機理進行了進一步的深入研究，在本項目的研究中，主要採用了高溫雷射顯微拉曼光譜原位實時觀測技術，繼續對多個同成分熔融晶體的微觀生長機理進行了研究，還對多個非同成分熔融晶體(包括助熔劑法生長的晶體)的微觀生長機理進行了研究。研究表明，非同成分熔融晶體在生長時和同成分熔融的晶體一樣存在晶體生長邊界層，在邊界層內高溫溶液中的結構基元轉化成了具有晶體單胞結構特徵的生長基元。在本項目的研究中，還引入了同步輻射X-射線表面衍射技術和同步輻射X-射線吸收精細結構譜(XAFS)技術，用自己發明的適用於採用這兩種技術進行晶體生長原位實時觀測的微型晶體生長爐，對一些晶體生長體系中的邊界層內的生長基元的結構進行了觀測。同步輻射X射線表面衍射技術的原位實時觀測結果表明，熔體處於無序狀態，在邊界層中隨著測量點由熔體側向晶體側接近，有序度逐漸變大，證明了生長基元已具有單胞結構。 綜上實驗研究結果，提出的實際晶體生長模型如下：a.實際晶體生長都存在晶體生長邊界層，它是晶體生長由熔體(溶液)中的結構基元在邊界層內形成生長基元並向晶體結構過渡的過渡層。b.生長基元是由熔體(溶液)中的結構基元在生長邊界層相互連結形成的具有單胞結構的基團，具有短程有序的特徵。c.生長基元的外部存在尚未鍵鏈的懸鍵，基元具有一定的取向自由度。d.晶體生長界面存在也同樣尚未鍵鏈的懸鍵。e.生長基元的懸鍵和生長界面上對應的懸鍵電荷極性相反，因此生長基元可以在界面上實現與晶體的鍵合，完成晶體生長過程。這是一個創新性的晶體生長模型，用這個模型使許多實際晶體生長中出現的規律得到了合理的解釋，例如晶體生長習性、溫度梯度大生長的晶體容易開裂、快速生長的晶體質量不好甚至變成多晶等問題。 本項目還對多個助熔劑法生長的硼酸鹽晶體的助熔劑作用機理進行了研究，提出了如何選擇助熔劑的方法和路線，能使高溫溶液中的大基團結構轉化為小基團結構、使高溫溶液的粘度降低的助熔劑是較好的助熔劑。因此，本項目已全面完成了項目的研究任務。
