《LiB3O5晶體生長體系的熔體結構及相關基礎問題研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由萬松明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：LiB3O5晶體生長體系的熔體結構及相關基礎問題研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：萬松明
- 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
高溫熔體結構關係到熔體的巨觀性質和晶體生長的微觀機理，是晶體生長科學領域基礎的、富有挑戰性的研究課題，但一直沒有得到很好解決。為描述硼酸鹽熔體結構，我們提出了新的聚合物結構模型；建立了新的、以高溫Raman光譜技術和密度泛函理論計算方法為核心的硼酸鹽熔體結構研究方法。在本項目中，我們圍繞與LBO（LiB3O5）晶體生長相關的、重要和帶有共性的基礎科學問題，研究LiB3O5熔體結構隨溫度的變化規律以及在LBO的結晶區域內熔體結構隨組成的變化規律，揭示：（1）LBO晶體獨特的融化行為；（2）造成Li2O-B2O3二元熔體高粘度以及粘度反常現象的結構因素；（3）鉬酸鹽熔鹽法生長LBO晶體的助溶劑作用機理；（4）鉬酸鹽助溶劑生長LBO晶體的微觀過程、結晶習性及其與晶體中缺陷的形成和分布的關係。總結LBO晶體生長的成功經驗，深化對硼酸鹽晶體生長基礎問題的認識，為硼酸鹽晶體生長技術進步提供理論支撐。
結題摘要
LiB3O5晶體是由中國人創製的、享譽世界的非線性光學晶體。近年來，世界各主要晶體強國紛紛加大投入，希望獲得大尺寸、高質量的LiB3O5晶體，實現強雷射變頻輸出，以推動強雷射科學和技術的發展。但是有關LiB3O5晶體生長的許多基礎問題目前仍然沒有得到很好解決。本項目圍繞兩種重要的LiB3O5晶體生長體系（以B2O3和鉬酸鋰為助熔劑），從組成和溫度兩個維度開展熔體結構研究，總結熔體結構隨溫度和組成的變化規律，認識和分析LiB3O5晶體生長現象，揭示晶體生長現象背後的科學內涵。本項目取得的主要研究成果包括：（1）建立了以高溫Raman光譜實驗技術和密度泛函理論計算方法為核心的熔體結構研究方法，並成功套用於Li2B4O7、LiB3O5、Li2B8O13、CsB3O5、Li2Mo2O7、Li2Mo3O10、Li2Mo4O13和KNbO3等多種複雜熔體的結構解析。（2）揭示了LiB3O5晶體溫致相變過程中的結構變化規律。在LiB3O5晶體的相變過程中不僅存在熱力學產物Li3B7O12，也存在動力學產物Li2B4O7，並成功解釋了LiB3O5熔體特有的結構記憶效應。（3）建立了Li2O–B2O3二元熔體結構譜系，揭示了Li2O–B2O3二元熔體的結構隨組成的變化規律，並成功套用於解釋Li2O–B2O3二元熔體的高粘度、粘度反常現象，進一步豐富了對LiB3O5晶體生長微觀過程的認識。（4）揭示了鉬酸鋰助熔劑的結構隨組成變化的規律，對鉬酸鋰熔體的特徵Raman振動帶進行了精確指認。（5）獲得了Li2Mo3O10–LiB3O5熔體結構，揭示了以鉬酸鋰為助熔劑生長LiB3O5晶體的助熔劑作用機理。解釋了LiB3O5晶體的生長習性及其與晶體中缺陷形成和分布的關係。上述研究結果對於總結硼酸鹽晶體生長的成功經驗，深化對硼酸鹽晶體生長現象的認識，以及解決硼酸鹽晶體生長問題都將起到積極的推動作用。
