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KTN等晶体熔体法生长边界层结构实时研究的开题

报告

一、研究背景

现代工业和科学的发展中，熔体法生长的单晶尤其是半导体晶体的

制备技术一直是重要的研究领域之一。晶体熔体法生长的主要物理过程

包括热传导、质量传递、流体力学和化学反应等多个方面，这些过程中

的决定因素往往是界面的结构和属性。因此，界面层结构实时研究对于

提高熔体法生长晶体的质量和生产效率至关重要。

KTN陶瓷是一种重要的晶体材料，在光电领域、微波器件等方面有

广泛的应用，其通过KTN等晶体熔体法生长方法可以制备出高质量的晶

体。然而，KTN等晶体熔体法生长界面层结构和性质的实时研究还有待

深入探索。

二、研究目的

本研究旨在建立一套实时研究KTN等晶体熔体法生长界面层结构的

方法，并通过实验与模拟方法相结合，深入研究KTN等晶体熔体法生长

过程中界面层结构在时间和空间分布上的变化规律，以期为生长高质量

晶体提供理论和实验基础。

三、研究内容

本研究将采用实验和数值模拟相结合的方法研究KTN等晶体熔体法

生长的界面层结构变化规律，主要包括以下内容：

1.界面层结构的实时研究：采用原子力显微镜和拉曼光谱技术实时

研究生长过程中KTN等晶体熔体法的界面层结构变化规律。

2.界面层结构的数值模拟：基于热传导、质量传递、流体力学和化

学反应等多个方面的物理过程，建立KTN等晶体熔体法生长界面层结构

的数值模拟模型，并评估模拟结果的准确性和适用性。

3.界面层结构的影响因素分析：通过实验和数值模拟方法，分析界

面层结构的影响因素包括温度梯度、成分分布、流体流动和晶体生长速

率等，并探讨这些因素对晶体质量的影响。

四、研究方法和技术路线

1.实验方法：使用原子力显微镜和拉曼光谱技术对KTN等晶体熔体

法生长过程中的界面层结构进行实时观测和分析，并探索界面层结构的

动态变化规律。

2.数值模拟方法：基于热传导、质量传递、流体力学和化学反应等

多个方面的物理过程，建立KTN等晶体熔体法生长界面层结构的数值模

拟模型，对其进行数值模拟研究。

3.研究路线：

（1）采集KTN等晶体熔体法生长过程中的原始数据；

（2）对实验数据进行预处理和分析，得到立体结构以及反演其性质

的信息；

（3）建立KTN等晶体熔体法生长界面层结构的数值模拟模型；

（4）使用数值模拟方法研究界面层结构的变化规律；

（5）分析界面层结构的影响因素，探讨这些因素对晶体质量的影响。

五、预期成果

本研究预期取得以下成果：

1.建立一套实用的实时研究KTN等晶体熔体法生长界面层结构的方

法；

2.掌握KTN等晶体熔体法生长过程中界面层结构的动态变化规律；

3.分析界面层结构的影响因素，为生长高质量晶体提供理论和实验

基础。