“涂覆法”實驗研究KDP晶體Z切片薄表面層形成和生長特性.pdf

1、“涂覆法”實驗研究KDP晶體Z切片薄表面層形成和生長特性重慶大學碩士學位論文（學術學位）學生姓名：鄧偉指導教師：李明偉教授專業(yè)：動力工程及工程熱物理學科門類：工學重慶大學動力工程學院二O一六年五月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要磷酸二氫鉀（KH2PO4，KDP）晶體是20世紀40年代發(fā)展起來的一種非常優(yōu)良的電光非線性光學材料，因其較大的電光非線性系數(shù)和較高的激光損傷閾值，使其被廣泛應用于激光變頻、電光調制和光快速開關等高技術領域，是大

2、功率激光系統(tǒng)的首選材料。大截面KDP類晶體是目前唯一可應用在激光核聚變中的非線性光學材料。在溶液法生長KDP晶體技術中，無論是傳統(tǒng)的Z切片籽晶再生過程，還是快速生長技術中點籽晶的再生過程，都存在一種尚未被充分理解的奇特現(xiàn)象，即薄表面層生長現(xiàn)象。當KDP類晶體在人為破壞或自然生長偏離其結晶學形狀時，晶體都會以薄表面層生長的形式恢復晶體理想外形。為了探究這一奇特現(xiàn)象的內在機理，本課題提出一種實驗研究薄表面層形成和生長的“涂覆法”。利用該方法

3、，以KDP晶體Z切片為載體，對薄表面層形成及生長特性開展研究探尋棱邊在薄表面層形成和生長過程中的作用、棱邊與臺階產(chǎn)生之間的關系，并對不同涂覆情況下的薄表面層生長動力學參數(shù)進行測量。主要研究內容及結論如下：①尋找一種不污染生長溶液的涂覆材料，將其涂覆在晶體的特定表面上，使該表面與生長溶液隔離而無法生長，而未涂覆的晶體表面的成核及生長不受影響。經(jīng)過反復試驗，我們選定奧斯邦1891型號的有機硅膠，為后續(xù)的涂覆實驗做準備。②對KDP晶體Z切片的

4、特定表面進行涂覆處理，探究（001）面、棱邊、柱面在薄表面層形成以及生長過程中所起的作用。結果表明，棱邊是薄表面層形成的先決條件，正常棱邊因涂覆失去后，還可以通過其他方式形成新棱邊，柱面的生長和（001）面上小晶錐的結合都能形成新棱邊，形成新棱邊所需時間存在差異。③薄表面層形成過程疑似有悖于熱力學原理，面積增加一倍的薄表面層生長方式明顯使體系吉布斯自由能增加，對這個現(xiàn)象的確難以給出合理的解釋。在前人研究的理論支撐下，我們大膽提出晶體薄表