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1、晶體生長基礎郭學鋒材料科學與工程學院內(nèi)容簡介晶體生長過程相平衡晶體形核理論界面運動學晶體生長過程的輸運生長過程中界面穩(wěn)定性界面動力學問題目錄第一章單晶體第二章晶體生長方法第三章相平衡狀態(tài)圖第四章晶體生長過程中的輸運問題第五章界面穩(wěn)定性理論第六章晶體形核理論第七章界面結(jié)構(gòu)與運動學理論第八章界面動力學理論第九章晶體生長的基本問題第十章晶體的品質(zhì)鑒定第一章單晶體1.1新材料技術(shù)與單晶體材料的分類（按照用途分）2.晶體BBOCrystal晶體材料在功能材料中占有重要地位，這是由于它具有一系列獨特的物理性能所決定的。常見的晶體材料
2、有：（1）激光晶體固體激光器的發(fā)光材料，通常被稱為激光晶體。早期的紅寶石：(Al2O3:Cr3+)目前的摻釹釔鋁石榴石：(YAG:Nd3+)目前在350多種基質(zhì)晶體和20多種激活離子的約70個躍遷波段上實現(xiàn)了受激發(fā)射。Nd:YVO4CrystalNd:YVO4crystalisoneofthemostexcellentlaserhostmaterials,itissuitablefordiodelaser-pumpedsolidstatelaser.A）基質(zhì)晶體（載體）中摻入激活離子（發(fā)光中心Nd3+，Cr3+，Ho3+
3、，Dy2+）。輸出的波長從紫外（~0.17?m）到中紅外（~5.15?m）。如：紅寶石Al2O3:Cr3+，摻釹釔鋁石榴石YAG:Nd3+等。B）化學計量激光晶體，這種晶體的激化離子就是晶體組成之一。其特點：高效、低值，功率小。分類（按組分分）（2）非線性光學晶體定義：晶體當受到強電磁場作用時，由于非線性極化引起非線性光學效應。目的：是實現(xiàn)光頻率的轉(zhuǎn)化：由于非線性光學晶體可以通過其倍頻、和差、光參量放大和多光子吸收等非線性過程改變?nèi)肷涔夂桶l(fā)射光頻率的變化。KDPandDKDPcrystalsPotassiumDihydr
4、ogenPhosphate(KDP)andPotassiumDideuteriumPhosphate(DKDP)arecurrentlyusedforelectro-opticalmodulationandfrequencyconversion.CORETECH?KDPandDKDPhavehighnonlinearcoefficientandhighopticaldamagethreshold,andcanbeused?electro-opticalmodulator,Qswitchesandshuttersforhi
5、ghspeedphotography.KH2PO4KD2PO4應用激光頻率轉(zhuǎn)換、四波混頻、光束轉(zhuǎn)向、圖象放大光信息處理、激光對抗和核聚變等研究領域。現(xiàn)狀：我國該領域領先（3）電光晶體定義：光通過有外加場的晶體時，光隨著外加場的變化發(fā)生如偏轉(zhuǎn)、偏振面旋轉(zhuǎn)等而達到控制光傳播的目的。這類晶體為電光晶體。應用：光通訊、光開關、大屏幕顯示、光儲存、光雷達和光計算機等。要求：在使用的波長范圍內(nèi)，對光的吸收和散射要小、電阻率要大、介電損耗角要小、化學穩(wěn)定、機械和熱性能好、半波電壓低等。（4）聲光晶體定義：超聲波通過晶體時，在晶體中產(chǎn)生
6、隨時間變化的壓縮和膨脹區(qū)域，使晶體的折射率發(fā)生周期性變化，形成超聲導致的折射率光柵，當光通過折射率周期性變化的晶體時，將受到光柵的衍射，產(chǎn)生聲光相互作用。這類晶體為聲光晶體。應用：高速激光印刷系統(tǒng)、激光雷達、光計算機等。（5）磁光晶體定義：當光通過組成原子有一定磁性的被磁性晶體反射（克耳效應）或透射（法拉第效應）時，其偏振面狀況將發(fā)生變化，這類晶體為磁光晶體。應用：激光快速開關、調(diào)制器、循環(huán)器及隔離器；計算機儲存器等。（6）熱釋電晶體定義：當溫度發(fā)生變化時，晶體某一結(jié)晶學方向上正負電荷相對重心位移而引起自發(fā)極化效應，這類
7、晶體為熱釋電晶體。應用：紅外熱釋電探測器、紅外熱釋電攝像管等。（7）壓電晶體定義：通過拉伸或壓縮使晶體產(chǎn)生極化，導致晶體表面電荷的現(xiàn)象稱為壓電效應，這類晶體為壓電晶體。應用：濾波器、諧振器、光偏轉(zhuǎn)器、測壓元件等。（8）閃爍晶體定義：當射線或放射性粒子通過晶體時，晶體會發(fā)出熒光脈沖，這類晶體為閃爍晶體。應用：核醫(yī)學、核技術(shù)、空間物理等。（9）半導體晶體定義：電阻率處于導電體（10-5?.cm）和絕緣體（1010?.cm）之間的晶體為半導體晶體。應用：聲、光、電等。（10）薄膜晶體定義：1?m或以下厚度的晶體。應用：電子管和
8、超大規(guī)模集成電路等。（11）……晶體除了以上談到的晶體以外，尚有：鐵電、硬質(zhì)、絕緣、敏感、熱光、超導體、快離子導體等等。1.2晶體生長單晶時原料（母相）狀態(tài)對生長方法進行分類：氣相液相固相晶體生長方法分類晶體生長方法溶液生長法熔液生長法氣相生長法固相生長法薄膜生長法降溫，恒溫蒸發(fā)，溫差水熱，循環(huán)流動，凝膠等提拉，下降
