《基於AFM技術對DKDP晶體生長界面結構動力學轉換的研究》是依託山東科技大學，由丁建旭擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於AFM技術對DKDP晶體生長界面結構動力學轉換的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：丁建旭
- 依託單位：山東科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
通過測試不同氘含量的DKDP晶體的雙折射率，改進現有的雷射偏振干涉設備的軟體系統，並在此基礎上精確測定DKDP晶體(100)和(101)兩組生長界面在不同氘含量、不同pD值及不同過飽和度等條件下的生長死區和法向生長速度；並根據DKDP晶體生長的第二溶解度曲線，確定用於原子力顯微鏡觀察研究的DKDP晶體樣品的生長條件；採用原子力顯微技術觀察研究不同氘含量，不同pD值及不同生長過飽和度等條件下DKDP晶體(100)和(101)生長界面在微納米尺度內的生長台階等微觀結構的形貌；分析討論生長界面上生長台階等微觀結構的動力學轉換過程，以及與晶體法向生長速度的關係，建立符合DKDP晶體生長特點的生長動力學模型，並根據動力學模型計算與界面結構相關的微觀動力學參數；從而進一步探討氘原子在DKDP晶體生長機制上的作用；進而對比KDP晶體生長的機理，研究氘氫同位素效應對DKDP晶體生長機理的影響。
結題摘要
KDP系列晶體是一種性能優良的多功能晶體材料，被廣泛套用於雷射變頻、參量振盪、電光調製、高速Q開關和壓電換能器等高技術領域。與KDP晶體相比，由於氘氫原子的同位素效應，DKDP晶體的部分性能得到了改善和提高。然而，DKDP晶體一般採用亞穩相的生長方法，在生長過程中與KDP晶體有明顯的區別。本研究通過重新設計和修正巨觀生長動力學數據採集系統，並測試了不同氘含量DKDP晶體折射率，並在數據採集系統加入DKDP晶體的折射率選項，進而測試了不同氘含量下DKDP晶體的生長速度。開展了不同pH值，不同溫度區間下KDP晶體和DKDP晶體（100）晶面生長的動力學區別。為開展採用原子力顯微鏡實時和非實時對比研究晶體生長界面的結構特點，設計了用於KDP和DKDP晶體生長界面結構AFM研究的高溫熱台，包括水浴系統、微型加熱裝置、微型循環水系統、低功率溶液溫場控制器、溶液系統和樣品台組成等部分，以保證實時測試中儘可能符合晶體的生長條件。通過AFM對比研究了0%，12%，50%和100%氘含量下晶體（100）晶面的生長界面結構，以及在不同過飽和下的界面結構的變化情況。根據界面結構的台階高度、台階寬度、以及台階聚並情況，研究發現：100%DKDP晶體(100)晶面的台階基本高度與相同過飽和度下KDP晶體有所區別，相同過飽和度下100%DKDP晶體(100)的台階基本高度低於KDP晶體的生長台階的高度；50%DKDP晶體的生長基元的尺寸與100%DKDP晶體有所區別，這使得晶體台階的高度略有區別。12%DKDP晶體(100)面同時，通過比較100%DKDP晶體生長後和置於空氣中一周生長界面的特點，發現在較短時間內晶體表面的氫氘置換效應對界面的結構影響很小。另外，對比測試了100%DKDP晶體(101)晶面與KDP晶體（101）晶面的生長特點，發現KDP和100%DKDP晶體(101)晶面的基本台階隨過飽和度的增加並不會發生台階聚並，但台階的斜率增大；且由於D-O鍵的焓低於H-O鍵，故而其台階的斜率低於KDP晶體(101)晶面台階的斜率。這些研究對指導KDP和DKDP晶體的生長提供了理論依據，同時為研究其他類型的晶體生長界面結構和晶體生長機理奠定了基礎。其他常用氘含量(如70%)的晶體生長界面的結構特點正在開展中。
