九年级化学下册 7.4 晶体生长课件1 粤教版.ppt

我们一起走近晶体吧 晶体生长 下面 先让我们看几张美丽的晶体图吧 晶体形成的一般方法 晶体生长两种主要理论 晶核的形成 海盐晶体 白水晶柱 氟化钙晶体 石膏晶体 importantcrystals 晶体 不仅美丽 而且实用哦 晶体 特别是单晶 广泛应用于各个高新科技领域 激光工作物质 yag y3al5o12 非线性光学晶体 kdp kh2po4 bbo bab2o4 lbo lib3o5 cbo csb3o5 lcb la2cab10o19 闪烁晶体 bgo bi4ge3o12 pbwo3磁性材料 r3fe5o12 te dy fe2半导体材料 si ge gaas gan超硬材料 金刚石 立方氮化硼 varioussyntheticcrystals 1 晶体生长的一般方法 晶体是在物相转变的情况下形成的 物相有三种 即气相 液相和固相 由气相 液相 固相时形成晶体 固相之间也可以直接产生转变 1 固相生长 固体 固体 在具有固相转变的材料中进行石墨 金刚石通过热处理或激光照射等手段 将一部分结构不完整的晶体转变为较为完整的晶体微晶硅 单晶硅薄膜 2 液相生长 液体 固体 溶液中生长从溶液中结晶当溶液达到过饱和时 才能析出晶体 可在低于材料的熔点温度下生长晶体 因此它们特别适合于制取那些熔点高 蒸汽压大 用熔体法不易生长的晶体和薄膜 如gaas液相外延 lpe liquidphaseepitaxy 熔体中生长从熔体中结晶当温度低于熔点时 晶体开始析出 也就是说 只有当熔体过冷却时晶体才能发生 如水在温度低于零摄氏度时结晶成冰 金属熔体冷却到熔点以下结晶成金属晶体 可生长纯度高 体积大 完整性好的单晶体 而且生长速度快 是制取大直径半导体单晶最主要的方法我国首台12英寸单晶炉研制成功 070615 所制备的硅单晶主要用于集成电路元件和太阳能电池 3 气相生长 气体 固体 从气相直接转变为固相的条件是要有足够低的蒸气压 例子 在火山口附近常由火山喷气直接生成硫 碘或氯化钠的晶体 雪花就是由于水蒸气冷却直接结晶而成的晶体气体凝华 物质从气态直接变成固体化学气相沉积 cvd 晶体生长的一般方法 晶核的形成 热力学条件满足后 晶体开始生长晶体生长的一般过程是先形成晶核 然后再逐渐长大 晶核 成为结晶生长中心的晶胚三个生长阶段 介质达到过饱和或者过冷却阶段成核阶段nucleation 均匀成核 非均匀成核 生长阶段crystalgrowth 晶核的长大 晶核长大的条件 1 动态过冷动态过冷度 晶核长大所需的界面过冷度 是材料凝固的必要条件 2 足够的温度 3 合适的晶核表面结构 一般规律 晶核形成速度快 晶体生长速度慢晶核数目多 最终易形成小晶粒晶核形成速度慢 晶体生长速度快晶核数目少 最终易形成大晶粒注意 整个晶化过程 体系处于动态变化状态 back 晶体生长的两种理论 一层生长理论柯塞尔1927年首先提出 后来被斯特兰斯基加以发展内容 它是论述在晶核的光滑表面上生长一层原子面时 质点在界面上进入晶格 座位 的最佳位置是具有三面凹入角的位置其次具有二面凹入角的位置 最不利的生长位置吸附分子和孔 由此可以得出如下的结论即晶体在理想情况下生长时 先长一条行 然后长相邻的行 在长满一层面网后 再开始长第二层面网 晶面 最外的面网 是平行向外推移而生长的 这就是晶体的层生长理论 层生长理论 晶体生长的两种理论 二螺旋生长理论弗朗克等人在研究气相中晶体的生长时 估计体系过饱和度不小于25 50 然而在实验中却难以达到 并且在过饱和度小于2 的气相中晶体亦能生长 这种现象并不是层生长理论所能解释的 为了解决理论与实际的矛盾 他们根据实际晶体结构的各种缺陷中最常见的位错现象 在1949年提出了晶体的螺旋生长理论 内容 晶体生长界面上螺旋位错露头点可作为晶体生长的台阶源 促进光滑界面上的生长 证实了螺旋生长理论 均匀成核