尿素摻雜下ZTS晶體表面微觀形貌及生長動力學研究.pdf

1、尿素摻雜下ZTS晶體表面微觀形貌及生長動力學研究重慶大學碩士學位論文（學術學位）學生姓名：王玉宏指導教師：程旻專業(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一五年四月重慶大學碩士學位論文中文摘要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配合物晶體，為新型非線性光學（NLO）晶體，不僅具有高的穩(wěn)定性、高的機械強度、高的儲能性等無機晶體的優(yōu)點，而且具有高的非線性系數(shù)、好的光學均

2、勻性、高的激光損傷閾值、高的倍頻效應、低的角度靈敏性等有機晶體的優(yōu)點，成為近年來非線性光學晶體材料領域的熱點晶體材料。目前，國內外關于ZTS晶體的研究主要集中于不同類型添加劑對ZTS晶體的生長質量、光學性能、電學性能的影響上，而關于添加劑對ZTS晶體的表面微觀形貌、微觀生長機制、生長速度影響研究較少。由于適當適量的添加劑對ZTS晶體生長質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而考察生長質量，同時還需研

3、究添加劑對其生長速度影響以及對生長動力學規(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）、高精度光學顯微鏡等設備，對尿素摻雜下的ZTS晶體（100）面的形貌、臺階切向推移生長動力學以及ZTS晶體法向生長動力學進行了研究，主要研究內容和結論如下：①用吊晶法對不同濃度尿素摻雜下的ZTS晶體的溶解度進行了測定，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??；溫度較高時，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運用AFM非實時掃描技術對ZTS晶體（100）面進行了微觀掃描，研究了不同過飽和度以及2.5mol%尿素摻雜下的臺階形貌，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，經測量，基本臺階的高度約為0.553nm；該實驗條件時，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，結合雜質誘發(fā)產生非對稱臺階動力學模型可對結果進行很好的解釋。③借助高精度光學顯微鏡對不同條件下ZTS晶體（100）面的切向臺階推移速度進行了測定，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摻雜濃度的增加先逐漸增加然后降低，在尿素摻雜濃度為5mol%時達到最大值；臺階平均推移速度與過飽和度之間呈線性關系；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