晶体生长基础与技术

《晶体生长基础与技术》系统介绍了人工晶体生长的基础理论和相图技术，在此基础上全面介绍了人工晶体生长主流技术如水溶液法、助熔剂法、水热法、焰熔法、提拉法和坩埚下降法等，详细介绍了上述人工晶体生长技术的基本原理、设备设计与构造、生长工艺以及它们的优缺点等。同时，作者结合自身多年科研工作成果积累，选择性介绍了几种重要的光电子晶体材料的生长技术。

目录
前言
第1章　晶体生长理论基础　1
1.1　引言　1
1.2　晶体生长技术的分类　2
1.2.1　气相生长法　2
1.2.2　液相生长法　3
1.2.3　固相生长法　4
1.3　晶体生长的热力学原理　4
1.3.1　气-固相转变过程　5
1.3.2　液-固相转变过程　6
1.4　晶体生长理论构造模型　7
1.4.1　晶体层生长理论　8
1.4.2　晶体螺旋生长理论　9
1.5　溶液法晶体生长理论基础　11
1.5.1　溶液法晶体生长的基本原理　11
1.5.2　溶液中晶体生长过程的物理化学基础　13
1.6　熔体生长晶体理论基础　16
1.6.1　熔体生长过程的特点　16
1.6.2　结晶过程驱动力　17
1.6.3　熔体生长过程的物理化学基础　19
参考文献　26
第2章　相图及其在晶体生长中的应用　27
2.1　相图的基本概念　27
2.1.1　几个基本概念　27
2.1.2　相律　29
2.2　杠杆定律　30
2.3　相图的分类　32
2.3.1　单组元相图　32
2.3.2　二元系相图　33
2.3.3　三元系相图　44
2.4　相图的实验测定与绘制　47
2.4.1　差热分析基本原理　47
2.4.2　X射线粉末衍射原理　49
2.4.3　相图的测定和绘制　52
2.5　相图在晶体生长中的应用　54
2.5.1　相图在铌酸锂晶体生长中的应用　54
2.5.2　相图在紫外双折射高温相?-BaB2O4晶体生长中的应用　56
参考文献　59
第3章　水溶液晶体生长技术　61
3.1　溶液和溶解度　61
3.1.1　溶液的概念　61
3.1.2　溶解度和溶解度曲线　61
3.1.3　饱和温度和溶解度的测定　63
3.2　水溶液法晶体生长的基本原理和方法　67
3.2.1　溶剂蒸发法　67
3.2.2　温差法　68
3.2.3　降温法　69
3.3　影响水溶液晶体生长的主要因素　73
3.3.1　杂质的影响　73
3.3.2　pH的影响　73
3.3.3　过饱和度的影响　76
参考文献　77
第4章　助熔剂法晶体生长技术　79
4.1　引言　79
4.2　助熔剂法晶体生长技术的基本原理和生长技术方法　80
4.2.1　助熔剂法晶体生长技术的基本原理　80
4.2.2　自发成核法　80
4.2.3　籽晶法　81
4.3　助熔剂的选择　86
4.3.1　助熔剂的选择原则　86
4.3.2　助熔剂和熔液的物理化学性能　87
4.3.3　助熔剂的类型　93
4.4　混料设计在助熔剂探索中的应用　95
4.4.1　混料设计概述　95
4.4.2　混料设计指导复合助熔剂探索实验方案　97
4.4.3　混料设计指导复合助熔剂探索应用实例　99
4.5　助熔剂法晶体生长技术的优缺点　108
4.5.1　助熔剂法晶体生长技术的优点　108
4.5.2　助熔剂法晶体生长技术的缺点　108
参考文献　109
第5章　水热法晶体生长技术　113
5.1　水热法晶体生长技术的基本原理　113
5.2　水热结晶的物理化学性能　114
5.2.1　高温高压下水的物理化学性能　114
5.2.2　水热系统中的压强-体积-温度特性　117
5.3　水热法晶体生长装置　120
5.4　水热法晶体生长技术的工艺过程　121
5.5　影响水热法晶体生长的因素　122
5.5.1　温度对晶体生长的影响　122
5.5.2　溶液填充度对晶体生长的影响　122
5.5.3　溶液浓度对晶体生长的影响　122
5.5.4　培养料的溶解表面积与籽晶生长表面积之比对晶体生长速率的影响　122
5.5.5　溶液pH对晶体生长的影响　123
5.5.6　对流挡板对晶体生长的影响　123
5.6　水热法晶体生长技术的优缺点　124
5.6.1　水热法晶体生长技术的优点　124
5.6.2　水热法晶体生长技术的缺点　124
参考文献　124
第6章　焰熔法晶体生长技术　126
6.1　焰熔法晶体生长的基本原理　126
6.2　焰熔法晶体生长装置　126
6.2.1　原料供应系统　127
6.2.2　燃烧系统　127
6.2.3　晶体生长系统　127
6.3　焰熔法晶体生长技术的工艺过程　128
6.4　焰熔法晶体生长技术的优缺点与晶体缺陷　128
6.5　焰熔法晶体生长技术的主要应用领域　129
6.5.1　焰熔法在合成星光刚玉宝石方面的应用　130
6.5.2　合成宝石鉴别　132
参考文献　133
第7章　提拉法晶体生长技术　134
7.1　提拉法晶体生长技术的热力学基础　134
7.1.1　提拉法晶体生长技术基本原理　134
7.1.2　结晶过程的驱动力　134
7.1.3　提拉法晶体生长技术的热传递方式　135
7.1.4　界面热流连续方程　136
7.1.5　晶体中的温度分布　138
7.2　提拉法晶体生长技术的基本装置和工艺　141
7.2.1　提拉法晶体生长技术的基本装置　141
7.2.2　提拉法晶体生长的一般工艺过程　143
7.3　提拉法晶体生长中缺陷形成和控制　145
7.3.1　晶体中常见的几种缺陷　145
7.3.2　物质条件对晶体质量的影响和控制　146
7.3.3　热力学因素对晶体质量的影响和控制　153
7.3.4　分凝和组分过冷　154
7.3.5　温度分布、温度波动与晶体生长条纹　154
7.4　提拉法晶体生长技术的优缺点　156
参考文献　157
第8章　坩埚下降法晶体生长技术　161
8.1　坩埚下降法晶体生长技术的基本原理　161
8.2　坩埚下降法晶体生长装置　161
8.3　坩埚下降法晶体生长技术的基本工艺与要求　163
8.3.1　坩埚　163
8.3.2　基本生长工艺流程　165
8.3.3　晶体生长的传热过程和温场设计　165
8.3.4　生长速率和固-液界面移动的控制　166
8.3.5　Bridgman法晶体生长过程的结晶界面的控制及其控制原理　167
8.3.6　籽晶定向生长　169
8.4　坩埚下降法晶体生长技术的特点　169
参考文献　171
第9章　几种重要光电子晶体材料的生长　175
9.1　非线性光学晶体低温相偏硼酸钡β-BBO的顶部籽晶助熔剂法生长　175
9.1.1　低温相偏硼酸钡β-BBO的结构和基本非线性光学性能　175
9.1.2　β-BBO晶体生长　176
9.2　紫外双折射晶体高温相偏硼酸钡β-BBO的提拉法生长　178
9.2.1　高温相偏硼酸钡β-BBO的结构和基本双折射性能　178
9.2.2　β-BBO晶体生长　179
9.3　双折射晶体YVO4和激光晶体Nd3+：YVO4提拉法生长　181
9.3.1　YVO4和Nd3+：YVO4晶体结构和光学性能　182
9.3.2　YVO4和Nd3+：YVO4晶体生长　183
9.4　非线性光学晶体磷酸氧钛钾的水热法生长　185
9.4.1　磷酸氧钛钾晶体结构和非线性光学性能　185
9.4.2　磷酸氧钛钾水热法晶体生长　186
9.5　大尺寸非线性光学晶体磷酸二氢钾水溶液生长　189
9.5.1　磷酸二氢钾晶体结构和基本光学性能　189
9.5.2　大尺寸磷酸二氢钾晶体生长　190
9.6　紫外非线性光学晶体大尺寸三硼酸锂的顶部籽晶助熔剂法生长　193
9.6.1　三硼酸锂晶体结构和基本光学性能　193
9.6.2　三硼酸锂晶体生长　195
参考文献　197