成核和生长是溶液晶体生长的两个重要环节。对生长阶段,人们已提出多个晶体生长的理论模型;而对于成核阶段,由于用肉眼,甚至用先进的仪器也难以观测,人们对成核的研究远不及对生长的研究。经典成核理论一直沿用至今,但其中的一些假设和计算结果的正确性还是值得研究的,需要进一步的工作去验证和改进。磷酸二氢钾(KDP)晶体是一种优良的非线性光学晶体。作为目前唯一可大范围用于惯性约束核聚变(ICF)的非线性光学晶体,对KDP晶体的研究既有实际应用价值,又有重要的科学意义。另外,KDP晶体形态简单,易于从水溶液中生长,使其成为研究晶体生长机理的理想对象。本文主要通过数值模拟和实验的方法对成核过程进行了研究,主要工作包括以下几个方面:①运用Fluent软件,在不同条件(溶液初始浓度、环境温度、环境湿度、基底)下,对蒸发过程中液滴内溶液浓度分布进行了初步模拟。通过分析数值模拟结果,判断外部条件对液滴蒸发过程的影响,并选出利于实现“蒸发成核法”的基底。②实验采用了一种新方法—“蒸发成核法”对成核进行研究。“蒸发成核法”的基本思路是:用微型注射器将一定浓度的溶液微滴注射到基底上,让溶剂在一定的环境温度和环境湿度下自然蒸发,溶质成核结晶,结晶后随即使用原子力显微镜(AFM)进行观察。首先,通过改变液滴的溶液浓度,判断“蒸发成核法”的可行性。在实验中得到了nm尺度的晶核,确定了“蒸发成核法”的有效。将所得晶核的形状及尺寸与经典成核理论进行了对比研究。另外,也发现了大尺寸晶核之间出现的聚集行为。③分别改变蒸发过程的环境温度、环境湿度以及基底,得到了不同的成核结果。在低温时,发现了一种新的晶核形态,并对其出现的原因进行了分析;在蒸发速度较快时,晶核难以形成,这时只会出现一些溶质的堆积体;在较高环境湿度时,出现了Ostwald型聚集;基底改变后,得到的成核结果则在一定程度上验证了经典成核理论。