EDTA和KCl雙摻雜下KDP溶液穩(wěn)定性及晶體生長的實驗研究.pdf

1、KDP(磷酸二氫鉀，KH2PO4)晶體是一種性能優(yōu)良的非線性材料，具有較大的非線性系數(shù)、較高的激光損傷閾值，另外還有激光倍頻效應、電光效應、壓電效應等多種特殊功能，廣泛應用于慣性約束核聚變工程(ICF)和電光開關器件中。因此，它的生長機理、生長工藝和性能得到了廣泛研究。
　　在KDP晶體生長過程中發(fā)現(xiàn)，生長溶液的穩(wěn)定性是影響生長晶體質量優(yōu)劣的一個重要因素。因此，近幾年有關不同因素對溶液穩(wěn)定性影響的研究越來越多，如研究pH值、摻雜、

2、過飽和度、過熱時間等對溶液穩(wěn)定性的影響。其中，摻雜的研究報道居多，這方面的研究主要集中在兩個方面，一方面是摻雜下溶液穩(wěn)定性的研究，另一方面是摻雜對晶體光學質量影響的研究。其實，生長溶液穩(wěn)定性與生長晶體質量的優(yōu)劣有直接的關系，但現(xiàn)有的研究報道把這兩者孤立起來研究，并沒有討論其間的聯(lián)系。因此，本課題將進行在雙摻雜情況下KDP溶液穩(wěn)定性、KDP晶體生長及晶體光學質量測定等實驗；并深入分析摻雜影響溶液穩(wěn)定性及晶體光學質量的原因；同時，對溶液穩(wěn)定

3、性與晶體光學質量之間的關系進行了簡要分析。主要內容為：
　?、賹嶒灉y定了不同雙摻雜(EDTA鉀鹽和KCl)濃度下KDP的溶解度曲線及表征溶液穩(wěn)定性的亞穩(wěn)區(qū)及誘導期。發(fā)現(xiàn)隨雙摻雜濃度增大，KDP晶體的溶解度會明顯減小，同時溶液的亞穩(wěn)區(qū)寬度變大，過飽和溶液的誘導期也相應增大、溶液穩(wěn)定性得到提高。
　?、趯ⅱ僦械膶嶒灲Y果與經典成核理論相結合，計算相關成核參數(shù)，對溶液成核進行了深入的研究。分析表明：當KDP溶液過飽和比S≥1.15時

4、，成核方式為均勻成核，S<1.15時，非均勻成核占主導地位。
　　③進行了不同摻雜情況下KDP晶體的生長實驗，并測定了KDP晶體(100)面的生長速度，分析了KDP晶體(100)面的生長速度與不同過飽和度、不同摻雜濃度的關系。最后結合晶體生長動力學分析了KDP晶體(100)面的生長機制。研究發(fā)現(xiàn)，雙摻雜能適當提高KDP晶體(100)面的生長速度；同時，確定了KDP晶體(100)面的生長機制為二維成核生長機制；通過結晶動力學分析可知

5、，摻雜在一定程度上能提高(100)面的生長速度，這與實驗結果相符合。
　?、芾没瘜W腐蝕法對不同摻雜條件下生長出來的KDP晶體(100)面進行了腐蝕，得到位錯蝕坑，并用光學顯微鏡觀察了晶體表面位錯蝕坑的分布情況，分析了位錯與溶液穩(wěn)定性的關系。結果表明：位錯密度隨溶液過飽和度增加而增大；而且當過飽和度為4％、摻雜濃度為0.01mol%EDTA和1mol%KCl時，不僅KDP過飽和溶液的穩(wěn)定性比較高，而且位錯蝕坑的分布比較均勻、密度小