Bi-,4-Ge-,3-O-,12-等氧化物晶體熔體法生長(zhǎng)的邊界層結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、在晶體生長(zhǎng)理論研究中，盡管已有多個(gè)晶體生長(zhǎng)的理論模型對(duì)晶體生長(zhǎng)的微觀過(guò)程作了描述，但是由于不是建立在對(duì)晶體生長(zhǎng)微觀過(guò)程的實(shí)際觀測(cè)基礎(chǔ)上，都有一定的局限性，因此，通過(guò)對(duì)實(shí)際晶體生長(zhǎng)的微觀過(guò)程的實(shí)時(shí)觀測(cè)，建立實(shí)際晶體生長(zhǎng)模型，仍是晶體生長(zhǎng)理論研究需要努力完成的一項(xiàng)重要任務(wù)。隨著激光顯微高溫拉曼光譜儀的出現(xiàn)，為晶體生長(zhǎng)微觀結(jié)構(gòu)的觀測(cè)提供了一種手段。本實(shí)驗(yàn)室和上海大學(xué)在國(guó)家自然科學(xué)基金的支持下，首次利用高溫顯微拉曼光譜技術(shù)，開(kāi)展了熔體法晶體生長(zhǎng)

2、邊界層微觀結(jié)構(gòu)的研究。本文對(duì)Bi4Ge3O12、CsB3O5和α-BaB2O4等多個(gè)氧化物晶體的熔體法生長(zhǎng)邊界層及邊界層兩側(cè)的晶體和熔體的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀測(cè)，獲得了這些晶體的熔體、晶體及邊界層內(nèi)部結(jié)構(gòu)基元的信息，并進(jìn)一步研究了它們與晶體生長(zhǎng)習(xí)性的聯(lián)系，為揭示晶體生長(zhǎng)的微觀機(jī)制，建立實(shí)際晶體生長(zhǎng)模型積累了素材。主要內(nèi)容和結(jié)果包括：
　　 (1)CCD攝像和高溫顯微拉曼光譜測(cè)量證實(shí)：Bi4Ge3O12、CsB3O5和α-BaB2O4

3、晶體在生長(zhǎng)過(guò)程中存在晶體生長(zhǎng)固/液邊界層，觀測(cè)到的邊界層寬度隨晶體而異，上述三種晶體的邊界層厚度分別為：50μm、100μm和50μm。
　　 (2)Bi4Ge3O12晶體生長(zhǎng)邊界層高溫拉曼光譜的譜峰變化顯示：在Bi4Ge3O12的熔體內(nèi)，存在[GeO4]四面體和游離的Bi3+離子兩種結(jié)構(gòu)基元；在邊界層內(nèi)，Bi-O-Ge橋氧鍵將[GeO4]四面體和Bi3+聯(lián)結(jié)起來(lái)形成了由[BiO6]畸變八面體和[GeO4]四面體構(gòu)成的生長(zhǎng)基元，

4、該結(jié)構(gòu)基元已具有了單胞的雛型。并指出Bi4Ge3O12晶體具有{211}面容易顯露的生長(zhǎng)習(xí)性。
　　 (3)對(duì)Bi12GeO20和Bi12SiO20兩種晶體的高溫拉曼光譜進(jìn)行了分析比較。結(jié)果顯示，這兩種晶體的高溫拉曼光譜變化規(guī)律基本一致，[BiO7]八面體對(duì)[GeO4]四面體的影響要小于對(duì)[SiO4]四面體的影響。
　　 (4)分析了CBO晶體生長(zhǎng)固/液邊界層的高溫拉曼光譜，結(jié)果顯示在CBO晶體的邊界層內(nèi)，熔體中的[B3

5、O7]5-環(huán)經(jīng)橋氧鍵連接，形成了具有晶胞結(jié)構(gòu)特征的三維骨架基元。另外，還指出CBO晶體具有(101)、(101)、(101)、(101)、(011)、(011)、(011)和(011)面容易顯露的生長(zhǎng)習(xí)性，與實(shí)際晶體生長(zhǎng)形貌相符。
　　 (5)觀測(cè)了α-BBO晶體、熔體及其生長(zhǎng)固/液邊界層的高溫拉曼光譜，結(jié)果顯示：在熔體中[B3O6]3-六元環(huán)有開(kāi)環(huán)形成了鏈狀偏硼酸根的可能；而在邊界層內(nèi)鏈狀偏硼酸根已連接形成[B3O6]3-結(jié)構(gòu)