【摘要】 本文的目的是研究高温下过饱和度对表面形貌、晶体生长速率和台阶演化的影响。

磷酸二氢钾(KDP)晶体因其优异的电光和非线性光学特性而广泛应用于激光变频、电光调制、参量振荡等领域[1]。

 

作为性能良好的压电晶体材料，用于制造民用压电换能器和声纳。 KDP晶体具有较大的非线性光学系数，d36(1.064 µm) = 0.39 × 10−12 m/V，可以作为其他晶体非线性特性的参考标准。它们也是目前惯性约束聚变（ICF）高功率激光系统中首选的激光频率和开关材料[2,3]。

 

磷酸二氢钾晶体在 65 ℃左右生长。采用激光偏振干涉系统测量了KDP(KH2PO4)晶体棱面的生长速率。利用原子力显微镜系统地观察了不同过饱和度下生长的KDP晶体的表面微观形貌。结果表明，随着过饱和度的升高，生长速率增大，长径比减小。台阶聚束高度发生在 σ = 0.03 和 0.04 处。此时，台阶高度达到最大值，约为11.3~24.4 nm。

 

本文的目的是研究高温下过饱和度对表面形貌、晶体生长速率和台阶演化的影响。台阶聚束、台阶宽度和台阶坡度的信息都是在不同过饱和度下获得的。在较高的过饱和度下，阶跃聚束几乎是恒定的。高过饱和度下晶体表面出现一些凹坑和孔洞。我们认为，这些凹坑和孔洞的形成可能与步进运动和二维原子核机制有关。

 

晶体的生长速率、步聚以及基本步和宏观步的运动方向都是在晶体生长过程中获得的。在不同的过饱和范围内，阶跃演化方向的变化导致了相当大的阶跃聚束和速度变化。在高温下，阶跃聚束在 σ = 0.03 和 σ = 0.04 时迅速增加。其结果是，过饱和度位于导数dV/dσ高的区间。随着温度的降低，阶跃聚束出现波动的时刻被推迟。

 

高过饱和度下晶体表面出现一些凹坑和孔洞。这些凹坑和孔洞的形成可能与步进运动和二维核机制的共同作用有关。

 

1.Yoshida, H.; Jitsuno, T.; Fujita, H.; Nakatsuka, M.; Yoshimura, M.; Sasaki, T.; Yoshida, K. Investigation of bulk laser damage in KDP crystal as a function of laser irradiation direction, polarization, and wavelength. Appl. Phys. B 2000, 70, 195–201. [CrossRef]

2.De Yoreo, J.J.; Burnham, A.K.; Whitman, P.K. Developing KH2PO4 and KD2PO4 crystal for world’s most powerful laser. Int. Mater. Rev. 2002, 47, 113–152. [CrossRef]

3.Sangwal, K. Effects of impurities on crystal growth process. Cryst. Growth Charact. 1996, 32, 3–43. [CrossRef]

 

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