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单晶材料制备生长的必要条件

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单晶材料制备生长的必要条件

发布日期:2016-05-02 00:00 来源:http://www.ddxdf.com 点击:

        单晶材料是由结构基元(原子,原子团,离子),在三维空间内按长程有序排列而成的固态物质。或者说是由结构基元在三维空间内,呈周期排列而成的固态物质。如水晶,金刚石,宝石等。单向有序排列决定了它具有以下特征:均匀性、各向异性、自限性、对称性、小内能和大稳定性。    


        单晶材料的制备又称晶体生长,是物质的非晶态,多晶态,或能够形成该物质的反应物,通过一定的物理或化学手段转变为单晶状态的过程。首先将结晶的物质通过熔化或溶解方式转变成熔体或溶液。再控制其热力学条件生成晶相,并让其长大。随着晶体生长学科理论和实践的快速发展,晶体生长手段也日新月异。生长块状单晶材料多用熔体法,常温溶液法,高温溶液法及其它。


        晶体生长是发生在固-液(或晶-液)界面上。通常为保证晶体粒生长只需使固-液界面附近很小区域熔体处于过冷态,绝大部分熔体处于过热态(温度高于Te )。已生长出的晶体温度又需低于Te。就是说整个体系由熔体到晶体的温度由过热向过冷变化。过热与过冷区的界面为等温区。此面与晶体生长界面间的熔体为过冷熔体。且过冷度沿晶体生长反方向逐渐增大。晶体的温度低。这种由晶体到熔体方向存在的温度梯度是热量输运的必要条件。热量由熔体经生长面传向晶体,并由其转出。


        盛有结晶物质的坩埚,在带有温度梯度的加热器,从高温区向低温区移动,完成熔化到结晶过程。 以上四种晶体生长使用的坩埚,应具备:熔点高于工作温度200℃,不与熔体互熔起化学反应,良好的加工性及抗热震性,热膨胀系数与结晶物质相近,常用铂、铱、钢、石墨、石英及其它高熔点氧化物。



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