項(xiàng)目簡(jiǎn)介：  

本項(xiàng)目屬凝聚態(tài)物理的界面生長(zhǎng)物理學(xué)方向。圍繞晶體生長(zhǎng)的微觀機(jī)制，建立了系統(tǒng)的實(shí)際晶體生長(zhǎng)的缺陷機(jī)制理論體系；揭示了重力場(chǎng)中表面張力對(duì)流和電致對(duì)流對(duì)晶體生長(zhǎng)的效應(yīng)，發(fā)展了環(huán)境相中的傳輸理論；系統(tǒng)地研究了非平衡系統(tǒng)中生長(zhǎng)形態(tài)的分叉機(jī)制和調(diào)控規(guī)律，闡述了成核、生長(zhǎng)與界面環(huán)境的關(guān)系，并以此為基礎(chǔ)發(fā)展了微/納晶體的生長(zhǎng)與自組裝的技術(shù)。

1．基于缺陷引起的點(diǎn)陣畸變以及缺陷鄰近原子組態(tài)的分析，指出除螺位錯(cuò)外，刃位錯(cuò)、混合位錯(cuò)、層錯(cuò)、孿晶等在特定條件下都能成為臺(tái)階源對(duì)界面生長(zhǎng)作出貢獻(xiàn)，將國(guó)際上1950年代以來(lái)沿用的Frank螺位錯(cuò)機(jī)制推廣為更為普遍的缺陷機(jī)制與理論。該系列工作被應(yīng)用到廣泛的生長(zhǎng)系統(tǒng)中，是晶體生長(zhǎng)理論近幾十年來(lái)最重要的發(fā)展之一。

2．設(shè)計(jì)了若干傳輸限制的生長(zhǎng)系統(tǒng)，揭示了表面張力對(duì)流和電致對(duì)流對(duì)晶體生長(zhǎng)的效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)了受限的溶質(zhì)傳輸與非線性生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的耦合導(dǎo)致的生長(zhǎng)界面前濃度場(chǎng)的自發(fā)振蕩，并揭示了其對(duì)一系列時(shí)空周期結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的貢獻(xiàn)。該系列工作發(fā)展了環(huán)境相中晶體生長(zhǎng)的傳輸理論，促進(jìn)了傳統(tǒng)晶體生長(zhǎng)學(xué)與非線性物理的學(xué)科交叉。、

3．系統(tǒng)地發(fā)展了非平衡條件下的生長(zhǎng)形態(tài)學(xué)與動(dòng)力學(xué)。首創(chuàng)了超薄電化學(xué)沉積等實(shí)驗(yàn)體系和方法，系統(tǒng)地揭示了規(guī)則分岔、無(wú)規(guī)分岔的物理原因以及噪音產(chǎn)生的物理圖象；發(fā)展了流體失穩(wěn)噪音與分子熱運(yùn)動(dòng)噪音的抑制的方法。深刻研究了成核與界面環(huán)境的關(guān)系，通過(guò)可控選區(qū)成核發(fā)展了金屬微結(jié)構(gòu)的圖案生長(zhǎng)技術(shù)；發(fā)現(xiàn)了異質(zhì)襯底上晶體橫向生長(zhǎng)時(shí)表面張力造成的長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)機(jī)制。該系列工作為微/納結(jié)構(gòu)的自組織生長(zhǎng)技術(shù)提供了物理基礎(chǔ)。

本項(xiàng)目包含35篇發(fā)表在 Nature, Phys. Rev. Lett., Adv. Mater., Phys. Rev. 等重要刊物的論文，晶體生長(zhǎng)專著一部。10篇代表作被200篇次他人SCI論文正面引用，引文來(lái)自Phys Rep., Science, JACS, PRL 等刊物。本項(xiàng)目在重要國(guó)際會(huì)議，如APS March Meeting, MRS Fall Meeting上做邀請(qǐng)報(bào)告15余次。

主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：

本項(xiàng)目從近平衡條件下晶體生長(zhǎng)缺陷機(jī)制和遠(yuǎn)離平衡條件下時(shí)空自組織現(xiàn)象出發(fā)，研究晶體生長(zhǎng)的機(jī)制、過(guò)程和形態(tài)。建立了近平衡條件下系統(tǒng)完整的實(shí)際晶體生長(zhǎng)的缺陷機(jī)制；通過(guò)揭示重力場(chǎng)中表面張力對(duì)流和電致對(duì)流對(duì)生長(zhǎng)的效應(yīng)，發(fā)展了環(huán)境相中的傳輸理論；通過(guò)揭示規(guī)則分岔和無(wú)規(guī)分岔的物理原因、生長(zhǎng)形態(tài)的轉(zhuǎn)變機(jī)制和選擇規(guī)律、以及流體失穩(wěn)噪音與分子熱運(yùn)動(dòng)噪音的抑制方法等，系統(tǒng)發(fā)展了非平衡生長(zhǎng)系統(tǒng)中的晶體生長(zhǎng)形態(tài)學(xué)與動(dòng)力學(xué)；以此為基礎(chǔ)，闡明了成核與界面環(huán)境的關(guān)系，發(fā)展了金屬微結(jié)構(gòu)的圖案生長(zhǎng)技術(shù)，揭示了自組織生長(zhǎng)中若干長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制，為自組織生長(zhǎng)技術(shù)提供了物理基礎(chǔ)。

1. 對(duì)經(jīng)典晶體生長(zhǎng)理論和生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的貢獻(xiàn)。

基于缺陷引起的點(diǎn)陣畸變以及缺陷鄰近原子組態(tài)的分析，指出除螺位錯(cuò)外，刃位錯(cuò)、混合位錯(cuò)、層錯(cuò)、孿晶等在特定條件下都能成為生長(zhǎng)臺(tái)階源對(duì)界面生長(zhǎng)作出貢獻(xiàn)，將國(guó)際上1950年代以來(lái)沿用的Frank螺位錯(cuò)機(jī)制推廣為更為普遍的缺陷機(jī)制與理論 (論文 7-10)。該系列工作被應(yīng)用到廣泛的生長(zhǎng)系統(tǒng)中，是晶體生長(zhǎng)理論近幾十年來(lái)最重要的發(fā)展之一。（學(xué)科：界面生長(zhǎng)物理學(xué)；晶體生長(zhǎng)學(xué)）

2. 發(fā)展環(huán)境相中晶體生長(zhǎng)傳輸理論，促進(jìn)傳統(tǒng)晶體生長(zhǎng)與非線性物理的學(xué)科交叉。

設(shè)計(jì)了若干傳輸限制的生長(zhǎng)系統(tǒng)，揭示了表面張力對(duì)流和電致對(duì)流對(duì)界面生長(zhǎng)的效應(yīng)(論文1等)，發(fā)現(xiàn)了受限的溶質(zhì)傳輸與非線性生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的耦合導(dǎo)致的濃度場(chǎng)的自發(fā)振蕩及其規(guī)律，揭示了其對(duì)產(chǎn)生一系列時(shí)空周期結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)(論文2等)。（學(xué)科：界面生長(zhǎng)物理學(xué)；晶體生長(zhǎng)學(xué)）

3. 系統(tǒng)發(fā)展了非平衡條件下的生長(zhǎng)形態(tài)學(xué)與動(dòng)力學(xué)。

首創(chuàng)了超薄電化學(xué)沉積等實(shí)驗(yàn)體系和方法 (論文4等)，系統(tǒng)地揭示了規(guī)則分岔、無(wú)規(guī)分岔的物理原因以及噪音產(chǎn)生的物理圖象 (論文6等)；發(fā)展了流體失穩(wěn)噪音與分子熱運(yùn)動(dòng)噪音的抑制的方法；發(fā)現(xiàn)了單分子膜體系中由局域光輻照控制的生長(zhǎng)現(xiàn)象，系統(tǒng)研究了分形、枝晶與小面化晶體間的形態(tài)轉(zhuǎn)變；深刻研究了成核與界面環(huán)境的關(guān)系(論文3,5等)。（學(xué)科：界面生長(zhǎng)物理學(xué)；表面與界面物理學(xué)）

4．促進(jìn)微-納尺度晶體生長(zhǎng)與組裝技術(shù)的發(fā)展。

通過(guò)表面修飾實(shí)現(xiàn)可控選區(qū)成核，發(fā)展了金屬微結(jié)構(gòu)的圖案生長(zhǎng)技術(shù)(論文5等)；借助生長(zhǎng)界面前濃度場(chǎng)自發(fā)振蕩和超薄電化學(xué)沉積系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了周期納米結(jié)構(gòu)陣列的自組織生長(zhǎng)(論文4等)；發(fā)現(xiàn)了異質(zhì)襯底上晶體橫向生長(zhǎng)時(shí)三相交接處表面張力引起的長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)機(jī)制(論文3等)。 （學(xué)科：界面生長(zhǎng)物理學(xué)）

主要完成人：

1.  王牧

本項(xiàng)目晶體生長(zhǎng)行為和遠(yuǎn)離平衡條件下時(shí)空自組織現(xiàn)象的主要發(fā)現(xiàn)者，對(duì)主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)2、3、4作出主要貢獻(xiàn)。設(shè)計(jì)了若干傳輸限制的生長(zhǎng)系統(tǒng)，揭示了表面張力對(duì)流和電致對(duì)流對(duì)晶體生長(zhǎng)的效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)了溶質(zhì)傳輸與非線性生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)耦合導(dǎo)致的生長(zhǎng)界面前濃度場(chǎng)的自發(fā)振蕩，并揭示了其對(duì)一系列時(shí)空周期結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的貢獻(xiàn); 首創(chuàng)了超薄電化學(xué)沉積等實(shí)驗(yàn)體系和方法，揭示了規(guī)則分岔、無(wú)規(guī)分岔的物理原因以及噪音產(chǎn)生的物理圖象；發(fā)展了流體失穩(wěn)噪音與分子熱運(yùn)動(dòng)噪音的抑制的方法。深刻研究了成核與界面環(huán)境的關(guān)系，通過(guò)可控選區(qū)成核發(fā)展了金屬微結(jié)構(gòu)的圖案生長(zhǎng)技術(shù)；發(fā)現(xiàn)了異質(zhì)襯底上晶體橫向生長(zhǎng)時(shí)表面張力造成的長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)機(jī)制等。工作量占80％。

2.  閔乃本

本項(xiàng)目近平衡條件下晶體生長(zhǎng)缺陷機(jī)制和生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué) (發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1)的主要完成人，同時(shí)對(duì)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)2-4作出重要貢獻(xiàn)�；�于缺陷引起的點(diǎn)陣畸變以及缺陷鄰近原子組態(tài)的分析，指出除螺位錯(cuò)外，刃位錯(cuò)、混合位錯(cuò)、層錯(cuò)、孿晶等在特定條件下都能成為臺(tái)階源對(duì)界面生長(zhǎng)作出貢獻(xiàn)，將國(guó)際上1950年代以來(lái)沿用的Frank螺位錯(cuò)機(jī)制推廣為更為普遍的缺陷機(jī)制與理論。該系列工作被應(yīng)用到廣泛的生長(zhǎng)系統(tǒng)中，是晶體生長(zhǎng)理論近幾十年來(lái)最重要的發(fā)展之一。工作量占60％。

10篇代表性論文：

1.   Formation of a mesh-like electrodeposit induced by electroconvection Nature 367, 438-441 FEB 3 1994

2.   Alternating morphology transitions in Electrochemical deposition Phys. Rev. Lett. 71: 113-116 JUL 5 1993

3.   Fractal aggregations at low driving force with strong anisotropyPhys. Rev. Lett. 80: 3089-3092 APR 6 1998

4.   Nanostructured copper filaments in electrochemical depositionPhys. Rev. Lett. 86: 3827-3830 APR 23 2001

5.   Regular arrays of copper wires formed by template-assisted electrodepositionAdv. Mater. 16 (5): 409 MAR 5 2004

6.   Pattern formation in noise-reduced electrochemical deposition Phys. Rev. E 48: 3825-3830 (1993)

7.   Twin lamella mechanism of fcc crystal growth: Monte-carlo simulation approach J. Crystal Growth 115, 199-202 (1991)

8.   Defect mechanism of crystal growth and their kineticsJ.Crystal Growth 128: 104-112(1993).

9.   Twin lamellae as possible self- perpetuating step sourcesJ.Crystal Growth 87:13-17 (1988).

10.  Stacking faults as self-perpetuating step sourcesJ.Crystal Growth 91:11-15(1988)