完美晶体的生长是控制自发趋向高度有序态过程的问题。从系统形成有序态的内部能量转移和外部协同条件的确认二个方向开展了研究。由对同样的p和T表征相变中二种物态的质疑，基于理想气体模型，对无壁空间定义了由纯弹性碰撞引起的广义束缚力。证明了p和T具有特征压力和温度以及密度和有序度的空间分布的两重性。提出了统计构形空间及束缚态场势能和有序态场势能的概念。用形式完备的热力学内能给出了热力学第二定律的能量转移形式；讨论了材料生长产生有序结构的条件。这不仅对材料生长，也对物理学有关能量概念的认识具有基础性的意义。通过Bridgman炉CdTe单晶生长的数值模拟和腐蚀坑及DTA差热分析，用热流线和流线奇点拓扑分析，证明了平或微凸晶面满足最优协同条件。冷模试验验证了涡流法检测晶面位置和形状的可行性。红外透射谱分析实验和线性波动方程匹配渐近解析分析研究证实：在固液相界面层内的密度梯度形成的分层流，在移动晶面、Cd及Hg扩散Stefan流、局域结晶激扰、Hg蒸汽局域下沉引起的扰动和整体流都可能产生内波；形成外延层表面的波纹。并改进了外延生长条件。这些结果对高品质材料生长技术具有重要的理论指导意义和工程价值。
上海理工大学
