晶體生長基礎與技術

目錄
前言
第1章　晶體生長理論基礎　1
1.1　引言　1
1.2　晶體生長技術的分類　2
1.2.1　氣相生長法　2
1.2.2　液相生長法　3
1.2.3　固相生長法　4
1.3　晶體生長的熱力學原理　4
1.3.1　氣-固相轉變過程　5
1.3.2　液-固相轉變過程　6
1.4　晶體生長理論構造模型　7
1.4.1　晶體層生長理論　8
1.4.2　晶體螺旋生長理論　9
1.5　溶液法晶體生長理論基礎　11
1.5.1　溶液法晶體生長的基本原理　11
1.5.2　溶液中晶體生長過程的物理化學基礎　13
1.6　熔體生長晶體理論基礎　16
1.6.1　熔體生長過程的特點　16
1.6.2　結晶過程驅動力　17
1.6.3　熔體生長過程的物理化學基礎　19
參考文獻　26
第2章　相圖及其在晶體生長中的應用　27
2.1　相圖的基本概念　27
2.1.1　幾個基本概念　27
2.1.2　相律　29
2.2　杠桿定律　30
2.3　相圖的分類　32
2.3.1　單組元相圖　32
2.3.2　二元系相圖　33
2.3.3　三元系相圖　44
2.4　相圖的實驗測定與繪制　47
2.4.1　差熱分析基本原理　47
2.4.2　X射線粉末衍射原理　49
2.4.3　相圖的測定和繪制　52
2.5　相圖在晶體生長中的應用　54
2.5.1　相圖在鈮酸鋰晶體生長中的應用　54
2.5.2　相圖在紫外雙折射高溫相?-BaB2O4晶體生長中的應用　56
參考文獻　59
第3章　水溶液晶體生長技術　61
3.1　溶液和溶解度　61
3.1.1　溶液的概念　61
3.1.2　溶解度和溶解度曲線　61
3.1.3　飽和溫度和溶解度的測定　63
3.2　水溶液法晶體生長的基本原理和方法　67
3.2.1　溶劑蒸發(fā)法　67
3.2.2　溫差法　68
3.2.3　降溫法　69
3.3　影響水溶液晶體生長的主要因素　73
3.3.1　雜質的影響　73
3.3.2　pH的影響　73
3.3.3　過飽和度的影響　76
參考文獻　77
第4章　助熔劑法晶體生長技術　79
4.1　引言　79
4.2　助熔劑法晶體生長技術的基本原理和生長技術方法　80
4.2.1　助熔劑法晶體生長技術的基本原理　80
4.2.2　自發(fā)成核法　80
4.2.3　籽晶法　81
4.3　助熔劑的選擇　86
4.3.1　助熔劑的選擇原則　86
4.3.2　助熔劑和熔液的物理化學性能　87
4.3.3　助熔劑的類型　93
4.4　混料設計在助熔劑探索中的應用　95
4.4.1　混料設計概述　95
4.4.2　混料設計指導復合助熔劑探索實驗方案　97
4.4.3　混料設計指導復合助熔劑探索應用實例　99
4.5　助熔劑法晶體生長技術的優(yōu)缺點　108
4.5.1　助熔劑法晶體生長技術的優(yōu)點　108
4.5.2　助熔劑法晶體生長技術的缺點　108
參考文獻　109
第5章　水熱法晶體生長技術　113
5.1　水熱法晶體生長技術的基本原理　113
5.2　水熱結晶的物理化學性能　114
5.2.1　高溫高壓下水的物理化學性能　114
5.2.2　水熱系統(tǒng)中的壓強-體積-溫度特性　117
5.3　水熱法晶體生長裝置　120
5.4　水熱法晶體生長技術的工藝過程　121
5.5　影響水熱法晶體生長的因素　122
5.5.1　溫度對晶體生長的影響　122
5.5.2　溶液填充度對晶體生長的影響　122
5.5.3　溶液濃度對晶體生長的影響　122
5.5.4　培養(yǎng)料的溶解表面積與籽晶生長表面積之比對晶體生長速率的影響　122
5.5.5　溶液pH對晶體生長的影響　123
5.5.6　對流擋板對晶體生長的影響　123
5.6　水熱法晶體生長技術的優(yōu)缺點　124
5.6.1　水熱法晶體生長技術的優(yōu)點　124
5.6.2　水熱法晶體生長技術的缺點　124
參考文獻　124
第6章　焰熔法晶體生長技術　126
6.1　焰熔法晶體生長的基本原理　126
6.2　焰熔法晶體生長裝置　126
6.2.1　原料供應系統(tǒng)　127
6.2.2　燃燒系統(tǒng)　127
6.2.3　晶體生長系統(tǒng)　127
6.3　焰熔法晶體生長技術的工藝過程　128
6.4　焰熔法晶體生長技術的優(yōu)缺點與晶體缺陷　128
6.5　焰熔法晶體生長技術的主要應用領域　129
6.5.1　焰熔法在合成星光剛玉寶石方面的應用　130
6.5.2　合成寶石鑒別　132
參考文獻　133
第7章　提拉法晶體生長技術　134
7.1　提拉法晶體生長技術的熱力學基礎　134
7.1.1　提拉法晶體生長技術基本原理　134
7.1.2　結晶過程的驅動力　134
7.1.3　提拉法晶體生長技術的熱傳遞方式　135
7.1.4　界面熱流連續(xù)方程　136
7.1.5　晶體中的溫度分布　138
7.2　提拉法晶體生長技術的基本裝置和工藝　141
7.2.1　提拉法晶體生長技術的基本裝置　141
7.2.2　提拉法晶體生長的一般工藝過程　143
7.3　提拉法晶體生長中缺陷形成和控制　145
7.3.1　晶體中常見的幾種缺陷　145
7.3.2　物質條件對晶體質量的影響和控制　146
7.3.3　熱力學因素對晶體質量的影響和控制　153
7.3.4　分凝和組分過冷　154
7.3.5　溫度分布、溫度波動與晶體生長條紋　154
7.4　提拉法晶體生長技術的優(yōu)缺點　156
參考文獻　157
第8章　坩堝下降法晶體生長技術　161
8.1　坩堝下降法晶體生長技術的基本原理　161
8.2　坩堝下降法晶體生長裝置　161
8.3　坩堝下降法晶體生長技術的基本工藝與要求　163
8.3.1　坩堝　163
8.3.2　基本生長工藝流程　165
8.3.3　晶體生長的傳熱過程和溫場設計　165
8.3.4　生長速率和固-液界面移動的控制　166
8.3.5　Bridgman法晶體生長過程的結晶界面的控制及其控制原理　167
8.3.6　籽晶定向生長　169
8.4　坩堝下降法晶體生長技術的特點　169
參考文獻　171
第9章　幾種重要光電子晶體材料的生長　175
9.1　非線性光學晶體低溫相偏硼酸鋇β-BBO的頂部籽晶助熔劑法生長　175
9.1.1　低溫相偏硼酸鋇β-BBO的結構和基本非線性光學性能　175
9.1.2　β-BBO晶體生長　176
9.2　紫外雙折射晶體高溫相偏硼酸鋇β-BBO的提拉法生長　178
9.2.1　高溫相偏硼酸鋇β-BBO的結構和基本雙折射性能　178
9.2.2　β-BBO晶體生長　179
9.3　雙折射晶體YVO4和激光晶體Nd3+：YVO4提拉法生長　181
9.3.1　YVO4和Nd3+：YVO4晶體結構和光學性能　182
9.3.2　YVO4和Nd3+：YVO4晶體生長　183
9.4　非線性光學晶體磷酸氧鈦鉀的水熱法生長　185
9.4.1　磷酸氧鈦鉀晶體結構和非線性光學性能　185
9.4.2　磷酸氧鈦鉀水熱法晶體生長　186
9.5　大尺寸非線性光學晶體磷酸二氫鉀水溶液生長　189
9.5.1　磷酸二氫鉀晶體結構和基本光學性能　189
9.5.2　大尺寸磷酸二氫鉀晶體生長　190
9.6　紫外非線性光學晶體大尺寸三硼酸鋰的頂部籽晶助熔劑法生長　193
9.6.1　三硼酸鋰晶體結構和基本光學性能　193
9.6.2　三硼酸鋰晶體生長　195
參考文獻　197