C60单晶溶液生长中的枝晶与分形

<正>C₆₀作为一种新型功能材料已受到人们广泛关注,为了深入研究这种材料的结构和物性,以及开拓其潜在的应用领域,通过C₆₀粉来制备高质量的C₆₀单晶体就显得越来越重要.目前已报道的制备C₆₀单晶体的方法主要有两种:一是溶液法,即将C₆₀粉溶于苯、甲苯、环已烷等有机溶剂中,然后通过溶剂的快速蒸发结晶出C₆₀单晶.此法优点是生长装置简单,生长条件易于控制,生长出的C₆₀单晶尺寸较大,缺点是有机溶剂分子可能进入C₆₀晶体内部;另一种是气相法,即在真空中加热C₆₀粉,使其升华,并在冷端凝结为C₆₀单晶 此法优点是生长的C₆₀单晶纯度高、晶面规则,缺点是生长条件不易控制,生长的晶体尺寸较小.因此,无论用上述哪一种方法,目前要生长出高质量、大尺寸C₆₀单晶都是很困难的,其主要原因就是关于C₆₀晶体生长的动力学机制尚不十分清楚.本文在C₆₀晶体的甲苯溶液生长系统中,通过扫描电子显微镜观察到C₆₀晶体生长中的小面化晶体、枝晶及分形等生长形态,并且分析了其产生的动力学机制.     

富勒烯甲苯溶液结晶的形貌与分形研究

自Kratschmer等人,发现有效的制备富勒烯的方法之后,富勒烯的研究已成为科学研究的热点之一.为了这种材料的深入研究与开拓潜在的应用领域,制备C_(60)晶体是非常有意义的,尽管这方面已有不少报道,但要制备出大体积无缺陷的单晶,还有很多工作要做.我们在用甲苯溶液逐次生长法生长C_(60)晶体的过程中,发现C_(60)甲苯溶深的结晶形貌与C_(60)和C_(70)的相面比例有较大关系,并首次观察到富勒烯甲苯溶液结晶的分形现象,为晶体生长动力学的研究提供了一些有意义的结果.     

C60单晶的电导和介电特性

C_(60)是近年来发现的碳的第三种稳定的同素异形体,由于其独特的性质,愈来愈受到人们的关注,并开展了大量的研究工作,例如:C_(60)的制备、C_(60)的结构研究、掺杂C_(60)超导体和C_(60)单晶的生长等。当然还有很多问题需要深入研究。但是,由于迄今所生长的C_(60)单晶尺寸都不够大,在一定程度上限制了某些工作的开展,例如C_(60)单晶的电学和光学特性等的研究。 我们曾专门设计、安装了双炉单温度梯度生长炉、双炉双温度梯度生长炉和“提拉”汽相法生长C_(60)单晶的装置,生长出高质量大尺寸的C_(60)单晶,其线度在2mm左右。这就为C_(60)单晶特性的深入研究提供了条件。此外,我们还专门设计制造了一个特殊的电测量装置,以便进行电导和介电特性的研究。     

C_(60)单晶的“提拉”汽相法生长

近几年来,许多科学家都为C_(60).这种不寻常的中空碳原子的排列结构及其所呈现出的许多独特性质所吸引,如掺杂C_(60)的超导性,巴基球——铁磁体系等,因而对C_(60)的研究工作愈来愈深入,其中的原因之一应归于C_(60)单晶的生长.但是,由于所生长的C_(60)单晶的尺寸不够大,因而在某些方面限制了C_(60)的深入研究,例如C_(60)的电学和光学特性的研究.所以,许多科学家正致力于高质量大尺寸C_(60)单晶的生长.     

从溶液中生长C_(60)/C_(70)晶体的研究

自从Kr(?)tschmer等人发现有效的制备富勒烯的方法以后,富勒烯的研究成为近来科学界研究的焦点之一,这归因于其特殊的结构和由此而产生的巨大的潜在应用价值.对于富勒烯的研究大多数实验是以多晶粉末或薄膜作为研究对象的,而要详细研究分子内和分子间的相互作用,最好的办法就是研究该物质的单晶.从溶液中生长C_(60)以及C_(60)/C_(70)晶体的方法已有文献报道,得到的晶体已具有可观的尺寸,但完整性并不令人满意.     

利用“热壁扩散”法在金属衬底上生长C60单晶薄膜

自从石墨电弧放电制备克量级C_(60)的方法发现以来,研究不同衬底上C_(60)薄膜的生长行为就一直是科学家关注的热点之一.制备高质量的C_(60)薄膜,不仅在基础研究方面,而且在应用方面都具有重要的意义.例如,对于碱金属掺杂的C_(60)超导体,利用高质量的C_(60)单晶薄膜可以获得较窄的超导转变温区和较高的转变温度.此外高质量的C_(60)单晶薄膜对于研究由C_(60)和金属或半导体组成的双层膜或多层膜的非线性光学性能也具有重要的意义.C_(60)薄膜在不同衬底上的生长行为与许多因素有关,其中最重要的是衬底表面的原子排布是否与C_(60)的晶格相匹配,C_(60)与衬底之间是否存在电荷转移和是否存在键合.迄今为止,许多研究工作报     

有机试剂对胰岛素晶体生长的影响

当前,用X射线单晶衍射方法研究生物大分子三维结构的重大难题之一是获得生物大分子晶体。生物大分子晶体生长的要害是寻找出可用于X射线衍射分析用的单晶体的最佳生长条件。在晶体生长条件的摸索中,选择有机试剂的种类和浓度一直是人们所关注的问题。 为了考查有机试剂对蛋白质晶体生长的影响,我们选择了不带电荷、对晶体生长体系     

新型高温铁电体RTP的相变特性

磷酸钛氧铷(RbTi0P0。,简称RTP)是一种性能优良的非线性光学晶体,又是一种新型高温铁电体,由于难以获得高质量单晶和具有很高的离子电导性,故未见其晶体生长等方面报道,它的铁电相变特性也不清楚.     

新型弛豫型铁电单晶PMNT的铁电与压电性能

用改进的Bridgman法生长出尺寸达40 mm×80 mm的新型弛豫型铁电单晶PMNT.对其铁电、压电性能的表征研究表明,该晶体的性能随组分与切型变化.(001)切型的PMNT76/24单晶的介电常数ε为3400左右,介电损耗tanδ<0.7%,压电常量d33达到980 pC/N,机电耦合因数kt为0.55,Tc约为110℃.(001)切型的PMNT 67/33 单晶的ε达5300左右,tanδ＜0.6%,d33最大达3000 pC/N,kt达0.64,k33达0.93,Tc约为150℃.(110)与(111)切型的压电性能远低于(001)切型.用此法生长的三方相的PMNT单晶的压电性能超过传统的高温溶液法,且其kt值亦大于三方相的PZNT单晶.PMNT单晶的铁电与压电性能尚存在一定的波动,这与晶体成分均匀性与单畴化程度等因素有关.     

新型弛豫型铁电单晶PMNT的铁电与压电性能

用改进的Bridgman法生长出尺寸达40mm× 80mm的新型弛豫型铁电单晶PMNT .对其铁电、压电性能的表征研究表明 ,该晶体的性能随组分与切型变化 . ( 0 0 1 )切型的PMNT76 /2 4单晶的介电常数ε为 34 0 0左右 ,介电损耗tanδ <0 .7% ,压电常量d3 3 达到 980pC/N ,机电耦合因数kt 为 0 .5 5 ,Tc 约为 1 1 0℃ . ( 0 0 1 )切型的PMNT 6 7/33单晶的ε达 5 30 0左右 ,tanδ <0 .6 % ,d3 3 最大达 30 0 0pC/N ,kt 达 0 .6 4 ,k3 3 达 0 .93,Tc 约为 1 5 0℃ . ( 1 1 0 )与 ( 1 1 1 )切型的压电性能远低于 ( 0 0 1 )切型 .用此法生长的三方相的PMNT单晶的压电性能超过传统的高温溶液法 ,且其kt 值亦大于三方相的PZNT单晶 .PMNT单晶的铁电与压电性能尚存在一定的波动 ,这与晶体成分均匀性与单畴化程度等因素有关 .     

从熔体中生长金属和半导体单晶技术的进展

引言天然单晶中有相当多的缺陷,诸如位错、杂质偏析等,往往不能满足研究及工业上的要求。在人工培养的单晶中,缺陷大为减少;而且,用人工方法还能培养出一定缺陷、各种形状及天然不存在的单晶。根据母相状态,晶体生长可分为从气相、溶液、熔体及固体中生长四种情况。有关晶体生长机理及技术,已发表了很多论文及专著。前者(生长机理方面)可参看1949年Faraday学会讨论会刊,1958年在Cooper-stown举行的晶体生长和完整性会议的论文集,苏联1956—1964年四次晶体生长会议的论文集等;后者(生长技术方面)将在下面叙述。     

3BaO·3B_2O_3·2GeO_2的晶体学参数及热学性质的研究

一、引言 随着激光技术的发展,寻找新型非线性光学材料的研究非常活跃。偏硼酸钡低温相(Ba_3(B_3O_6)_2或BaB_2O_4)便是一种理想的新型紫外非线性光学晶体,但它存在两种多型体。若从熔体生长出高温相单晶转变为低温相的相变过程,晶体严重开裂,无法得到完整的低温相单晶体。因此需要选择合适的助熔剂,以降低晶体的生长温度。作为系统寻找Ba_3(B_3O_6)_2助熔     

C_(60)的臭氧化反应动力学的研究

本文用高效液相色谱法研究C_(60)的臭氧化反应动力学.用C_(18)反相柱、甲醇/甲苯流动相,在等度洗脱条件下得到12个组分峰.溶质的保留时间顺序随C_(60)氧化物极性增大而减小.其保留时间的对数与C_(60)氧化物的含氧数呈线性递减关系,从中推导出“氧数规律”经验式:lnR_t=2.28-0.06n_(o)(n_(o))为C_(60)氧化物的含氧数),平均相关系数为0.9945.实验测定了不同反应温度(10～40℃)下C_(60)臭氧化反应的动力学曲线.在10～30℃时,C_(60)的半衰期按2.7,2.2,2.0min逐渐减小,在40℃时增加到3.2min.在10℃,20℃,25℃的臭氧化反应中,C_(60)O浓度达到最大值的反应时间(t_(max))是3.5min.30℃的t_(max)为3.0min,40℃时增加到4.0min.在相同温度下,更高次C_(60)氧化物的     

C_(60)膜的结构及退火效应研究

富勒烯C_(60)的发现及大量合成的成功,引起了国内外学术界对这一碳的同素异形结构的广泛关注.最早对C_(60)结构的X射线衍射分析指出C_(60)晶体具有hcp密堆积结构,其后的研究表明C_(60)在室温下以fcc结构存在,并在250K左右存在一fcc相到sc相的一级结构相变,此后关于C_(60)单晶和薄膜结构的报道为数众多,hcp相的单晶和薄膜中存在的hcp相也已发现.在众多的报道中,对C_(60)薄膜沉积条件对结构的影响、沉积后的薄膜对各种物理环境的影响的报道尚不多见.本文报道我们对C_(60)薄膜结构及退火效应所做的X射线衍射分析结果.     

有机场效应晶体管导电机制及其稳定性研究

并五苯薄膜和单晶晶体管研究是目前有机电子学研究领域的热点.本文通过实验和理论模型系统研究了并五苯有机小分子薄膜的初始生长层形貌结构对有机薄膜晶体管器件电学性能的影响.提出单层薄膜二维晶粒边界模型,揭示了初始生长层晶粒大小对晶体管器件载流子迁移率及栅极偏压下阈值电压移动量的影响.同时,通过理论拟合计算得出有机晶体管器件结构在现有实验条件中的一些重要参数,如晶粒单畴中的迁移率、晶粒边界中缺陷浓度和缺陷势垒高度等.这些知识加深了对薄膜结构与器件性能之间关联的理解,为进一步改善并五苯薄膜晶体管器件性能提出明确的方向.此外,本文还提出一种新的并五苯单晶生长方法,即从并五苯单层膜在惰性常压气氛中熟化开始,通过两步法生长出高质量大尺寸的并五苯单晶.我们系统探讨了并五苯单层膜向单晶转变时的分子热力学、动力学过程,为后续单晶体器件的研究奠定了基础.     

石墨烯单晶的可控生长

化学气相沉积(CVD)法作为合成石墨烯的主流方法之一,已在大面积、高质量石墨烯的可控制备领域获得了广泛应用.但由于生长基底形貌和生长过程动力学因素的影响,采用该方法获得的石墨烯一般是由小晶畴石墨烯拼接而成的多晶膜,晶畴之间的晶界会导致其物理化学性质与本征石墨烯有很大差别.完美的单晶内没有晶界,因此石墨烯单晶的性质与其理论预期接近,近年来石墨烯单晶的可控生长已成为一个重要的研究方向.石墨烯单晶的尺寸和形状是影响其性质的2个主要因素,此外,研究石墨烯单晶的大小及形状成因还有助于了解石墨烯单晶的生长机理.本文将介绍CVD法可控制备石墨烯单晶的一些代表性成果,探讨石墨烯单晶的大小和形状成因,简述石墨烯单晶在电子器件上的应用,展望石墨烯单晶可控生长的机遇与挑战.     

C60晶体的电子辐照行为

C_(60)是异于石墨和金刚石的碳的第三种同素异形体,具有由20个六边形环和12个五边形环组成的足球式结构.自从1990年Kr(?)tschmer在实验室成功地常量制备并纯化C_(60)原子团簇以来,其奇异的结构和潜在的应用价值引起了人们的极大兴趣.C_(60)晶体在室温下为面心立方(fcc)结构,即一个足球状的C_(60)分子占据fcc的一个晶格位置,其晶格常数a=1.417nm.但是,目前人们对C_(60)晶体结构的稳定性还知之甚少.本文主要研究C_(60)晶体在电子辐照下的结构变化.     

铌酸钡钠晶体用作激光倍频器(封面说明)

铌酸钡钠单晶,是非线性光学材料。大尺寸优质的铌酸钡钠晶体较难生长,国内外过去生长的晶体,其尺寸直径一般为10毫米左右,二次谐波输出功率只有几百毫瓦。我们现已成功地生长出了直径25毫米,长30～40毫米大的晶体,使掺钕钇铝石榴石激光器发     

粉末与单晶X-射线衍射对比解析灰黄霉素晶体结构

粉末与单晶X-射线衍射是解析物质晶体结构的两种重要技术,其中单晶X-射线衍射通常被认为是解析物质晶体结构的权威方法,但是,对于很多物质而言,其符合单晶X-射线衍射尺寸和稳定性要求的单晶体难以获得.粉末X-射线衍射解析物质晶体结构可     

C_(60)固体结构的变温X射线衍射测量

C_(60)由于其奇特的结构和众多奇特的物理化学性质,吸引了人们的极大注意.在C_(60)固体的结构研究过程中,发现了250 K处的一阶相变和90K处的“玻璃态”转变,并对这两个温度处的结构变化作了比较多的研究.但对C_(60)固体在室温以上结构的研究却较少.我们先前的C_(60)单晶的电阻测量,发现了425K处的电阻反常,这说明在室温以上,随着温度的变化,C_(60)固体的结构也许会有所变化,对这些变化的了解,有助于对C_(60)固体结构的进一步了解.本文报道了C_(60)固体室温以上结构的变温X射线测量和C_(60)单晶的电阻测量,实验观测到了C_(60)固体结构变化在450K处的反常.