單晶材料制備生長的必要條件

發布日期：2016-05-02 00:00 來源：http://www.callosumcreative.com 點擊：

單晶材料是由結構基元（原子，原子團，離子），在三維空間內按長程有序排列而成的固態物質?；蛘哒f是由結構基元在三維空間內，呈周期排列而成的固態物質。如水晶，金剛石，寶石等。單向有序排列決定了它具有以下特征：均勻性、各向異性、自限性、對稱性、小內能和大穩定性。

單晶材料的制備又稱晶體生長，是物質的非晶態，多晶態，或能夠形成該物質的反應物，通過一定的物理或化學手段轉變為單晶狀態的過程。首先將結晶的物質通過熔化或溶解方式轉變成熔體或溶液。再控制其熱力學條件生成晶相，并讓其長大。隨著晶體生長學科理論和實踐的快速發展，晶體生長手段也日新月異。生長塊狀單晶材料多用熔體法，常溫溶液法，高溫溶液法及其它。

晶體生長是發生在固-液（或晶-液）界面上。通常為保證晶體粒生長只需使固-液界面附近很小區域熔體處于過冷態，絕大部分熔體處于過熱態（溫度高于Te ）。已生長出的晶體溫度又需低于Te。就是說整個體系由熔體到晶體的溫度由過熱向過冷變化。過熱與過冷區的界面為等溫區。此面與晶體生長界面間的熔體為過冷熔體。且過冷度沿晶體生長反方向逐漸增大。晶體的溫度低。這種由晶體到熔體方向存在的溫度梯度是熱量輸運的必要條件。熱量由熔體經生長面傳向晶體，并由其轉出。

盛有結晶物質的坩堝，在帶有溫度梯度的加熱器，從高溫區向低溫區移動，完成熔化到結晶過程。以上四種晶體生長使用的坩堝，應具備：熔點高于工作溫度200℃，不與熔體互熔起化學反應，良好的加工性及抗熱震性，熱膨脹系數與結晶物質相近，常用鉑、銥、鋼、石墨、石英及其它高熔點氧化物。

單晶材料