通过快速生长技术理解KDP晶体表面高度变化

摘要： 通过快速生长技术进行数值模拟，以探究KDP晶体表面高度的变化。数值模拟采用的理论模型将溶质与杂质的宏观传输过程与微观界面动力学过程相耦合。研究重点分析了晶体尺寸、整体过饱和度、搅拌桨转速及杂质等因素对各生长界面生长速率波动的影响。研究发现：当考虑界面动力学过程时，预测的界面移动速度（即生长速率）在宏观尺度上沿各锥面和柱面的法线方向均匀分布；但在微观尺度上呈现波浪状波动，其波动幅度达微米量级。这种生长速率波动会导致KDP晶体表面高度变化，并引发晶体中微米级与纳米级包裹体的形成。增大晶体尺寸和整体过饱和度会加剧生长速率波动，可能降低所生长KDP晶体的质量。提高搅拌桨转速可使生长速率波动减弱。杂质对KDP柱面的生长速率影响尤为显著——当溶液中存在杂质时，柱面生长速率大幅下降且生长速率波动幅度增强一个数量级。