晶體生長的動力學(xué)模擬.pdf

1、本論文從化學(xué)鍵合角度出發(fā)對晶體生長過程進(jìn)行分析，綜合考慮了晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和生長環(huán)境因素對晶體最終形貌的影響，提出了一個由動力學(xué)因素控制的形貌預(yù)測模型。將晶體生長分為兩個過程，即：(Ⅰ)生長基元從液相區(qū)擴(kuò)散到界面區(qū)的體擴(kuò)散過程；(Ⅱ)界面處的生長基元與晶面離子鍵合的過程。當(dāng)溶液中的過飽和度不太高，粘度不太大時，體擴(kuò)散過程是一個迅速完成的步驟，所以鍵合過程成為整個晶體生長過程的決定步驟。這樣，我們就可以將晶體生長過程與化學(xué)鍵密切聯(lián)系起來。另外

2、，晶面離子的鍵合過程，與晶面的成鍵能力直接相關(guān)。而一個晶面的成鍵能力最直接的表現(xiàn)就是晶面離子成鍵的偏離能(晶面離子成鍵情況與在晶體內(nèi)部時成鍵情況的區(qū)別)。模型成功地將結(jié)構(gòu)因素K，動力學(xué)因素σ以及晶面機(jī)制n結(jié)合起來，用其來理解晶體生長的本質(zhì)，以及模擬晶體生長的形貌。 借助化學(xué)鍵這一工具，該模型可以從微觀角度來理解晶體生長過程。研究發(fā)現(xiàn)晶面的生長速率與晶面總的偏離能密切相關(guān)，而局部(同一晶面頂角、棱邊以及面心)的生長速率的差異歸因于

3、不同位置的生長基元成鍵偏離能的不同。運(yùn)用這種思想，我們合理地解釋了晶體生長過程中的吸附劑效應(yīng)和晶面濃度梯度現(xiàn)象。并將模型成功地運(yùn)用到Cu2O晶體的多形貌預(yù)測和枝化分析，所得結(jié)果與我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常一致。 另外，我們還將模型應(yīng)用到溶液法生長KDP和ADP單晶的過程，在這一部分里，我們主要研究了與晶面生長速率指數(shù)nhkl相關(guān)的影響因素。因?yàn)樯L速率指數(shù)nhkl與晶面生長速率的大小緊密相關(guān)。通過調(diào)節(jié)過飽和度和生長速率指數(shù)nhkl這些習(xí)