尿素?fù)诫s下ZTS晶體表面微觀形貌及生長動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、尿素?fù)诫s下ZTS晶體表面微觀形貌及生長動(dòng)力學(xué)研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：王玉宏指導(dǎo)教師：程旻專業(yè)：動(dòng)力工程及工程熱物理學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)動(dòng)力工程學(xué)院二O一五年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要三硫脲硫酸鋅（2234[()]ZnCSNHSO，即ZTS）晶體是硫脲的一種金屬有機(jī)配合物晶體，為新型非線性光學(xué)（NLO）晶體，不僅具有高的穩(wěn)定性、高的機(jī)械強(qiáng)度、高的儲能性等無機(jī)晶體的優(yōu)點(diǎn)，而且具有高的非線性系數(shù)、好的光學(xué)均

2、勻性、高的激光損傷閾值、高的倍頻效應(yīng)、低的角度靈敏性等有機(jī)晶體的優(yōu)點(diǎn)，成為近年來非線性光學(xué)晶體材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)晶體材料。目前，國內(nèi)外關(guān)于ZTS晶體的研究主要集中于不同類型添加劑對ZTS晶體的生長質(zhì)量、光學(xué)性能、電學(xué)性能的影響上，而關(guān)于添加劑對ZTS晶體的表面微觀形貌、微觀生長機(jī)制、生長速度影響研究較少。由于適當(dāng)適量的添加劑對ZTS晶體生長質(zhì)量和速度的提高有益，因此需要通過研究添加劑對ZTS晶體表面生長形貌的影響進(jìn)而考察生長質(zhì)量，同時(shí)還需研

3、究添加劑對其生長速度影響以及對生長動(dòng)力學(xué)規(guī)律的影響。本文選擇尿素作為添加劑，并借助原子力顯微鏡（AFM）、高精度光學(xué)顯微鏡等設(shè)備，對尿素?fù)诫s下的ZTS晶體（100）面的形貌、臺階切向推移生長動(dòng)力學(xué)以及ZTS晶體法向生長動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：①用吊晶法對不同濃度尿素?fù)诫s下的ZTS晶體的溶解度進(jìn)行了測定，研究發(fā)現(xiàn)：低溫下，ZTS晶體的溶解度和溶解度系數(shù)均較小，尿素對溶解度的影響很小；溫度較高時(shí)，適量添加尿素可提高ZTS晶

4、體的溶解度，且溫度越高，尿素的作用越明顯。②運(yùn)用AFM非實(shí)時(shí)掃描技術(shù)對ZTS晶體（100）面進(jìn)行了微觀掃描，研究了不同過飽和度以及2.5mol%尿素?fù)诫s下的臺階形貌，一般情況下，低過飽和度和高過飽和度下都存在基本臺階和聚并形成的宏觀臺階，經(jīng)測量，基本臺階的高度約為0.553nm；該實(shí)驗(yàn)條件時(shí)，在低過飽和度（σ=0.03）下，以基本臺階為主；高過飽和度（σ=0.09）下以宏觀臺階為主；與未摻雜尿素相比，摻雜2.5mol%尿素可以明顯加劇臺

5、階的聚并現(xiàn)象，結(jié)合雜質(zhì)誘發(fā)產(chǎn)生非對稱臺階動(dòng)力學(xué)模型可對結(jié)果進(jìn)行很好的解釋。③借助高精度光學(xué)顯微鏡對不同條件下ZTS晶體（100）面的切向臺階推移速度進(jìn)行了測定，分析了不同條件對臺階推移速度的影響。研究發(fā)現(xiàn)：臺階平均推移速度隨著尿素?fù)诫s濃度的增加先逐漸增加然后降低，在尿素?fù)诫s濃度為5mol%時(shí)達(dá)到最大值；臺階平均推移速度與過飽和度之間呈線性關(guān)系；與未摻雜以及高濃度（7.5mol%、10mol%）摻雜情況相比較，在低濃度（2.5mol%、5