晶体生长的机理

1、第五章一、              什么是成核相变、基本条件成核相变：在亚稳相中形成小体积新相的相变过程。条件：1、热力学条件：G=GS-GL<0；T>0。2、结构条件：能量起伏、结构起伏、浓度起伏、扩散短程规则排列（大小不等，存在时间短，时聚时散，与固相有相似结构，之间有共享原子）晶坯晶胞。相变驱动力：f=-g/S；g每个原子由流体相转变成晶体相所引起的自由能降低；S单个原子的体积。气相生长体系：(T0 P0)(T0 P1)，g=-kT0，=-1=

2、P1/ P0；溶液生长体系：(C0 T0 P0)(C1 T0 P0)，g=-kT0，=-1= C1/ C0；熔体生长体系：g=-lmT/Tm，lm单个原子的相变潜热。二、              均匀成核、非均匀成核不含结晶物质时的成核为一次成核，包括均匀成核（自发产生，不是靠外来的质点或基底诱发）和非均匀成核。三、            

3、60; 均匀成核的临界晶核半径与临界晶核型成功临界晶核：成核过程中，能稳定存在并继续长大的最小尺寸晶核。G=GV+GS，球形核G=-4r3g/S+4r2SLr C=2SLS/g，r<r C时，G>0，且随着r的增加，G不断增大，r>r C时，G<0，且随着r的增加，G减小，r=r C时，往两边都有G<0，称r C为临界半径。临界晶核型成功：GC(r C)=ACSL/3由能量起伏提供。熔体生长体系：r C=2SLS Tm/lm T；GC(r C)=163SL2ST2m/3l2m(T)2四、      

4、60;       非均匀成核（体系中各处成核几率不相等的成核过程）表面张力与接触角的关系： LB = SB + LS cosG*(r)= (-4r3g/S+4r2SL)·f()；r*C=2SLS/g；G*C(r*C)=GC(r C) ·f()f()=(2+cos)(1-cos)2/41G*C(r*C) GC(r C)；G*C(r*C) = *C五、              点阵匹配原

5、理（“结构相似，尺寸相应”原理）两个相互接触的晶面结构（点阵类型，晶格常数、原子大小）越近似，它们之间的表面能越小，即使只在接触面的某一方向上结构排列配合得比较好，也会使表面能有所降低。第六章一、              基本概念：光滑和粗糙界面、侧面生长、连续生长、扭折、螺位错生长、二维成核粗糙界面：原子的尺度衡量高低不平、存在有厚度为几个原子间距的过渡层。法向“连续生长”，各处成核几率相同，扩散控制。宏观形貌为平界面。光滑界面：两侧的固液两相截然分开。显示出完

6、整的原子密排晶面，从原子尺度光滑，从宏观来看不平整。小平面界面。在台阶处生长，称为侧面长大。法向不连续生长，二维成核、螺型位错、孪晶面。台阶：奇异面上的一条连续曲线，线之两侧的晶面有一个生长单元的高度差。扭折-kink-半晶位置：台阶的转折处；近邻数是体内原子近邻数的一半，生长的最佳位置。二、              界面能级图与晶面分类从原点o出发作出所有可能存在的晶面的法线，取每一法线长度比例于该晶面的界面能大小，这一直线组的端点集合就表示了界面能关于晶面取向

7、的关系，该图即界面能级图。可确定小单晶的平衡形态：界面能级图的最小内结多面体。居里·乌尔夫原理：趋于平衡态时，体积不变前提下，晶体将调整自己的形状使本身的总界面能最低。晶体生长定律：为达到上述要求，必须满足：1/h1=2/h2=i/hi；i第i个晶面的表面张力，hi晶面到晶体中心的距离。晶面分类：奇异面（界面能级图中能量最低方向，尖点，不连续；低指数面，密积面）；邻位面（在取向上和奇异面只有小角度偏离的晶面；平台-台阶式界面）；非奇异面（和奇异面有较大偏离的晶面；粗糙界面）表面能的各向异性邻位面的台阶化（邻位面结构畸变大，界面能大，几组奇异面组成时虽然S增大，但是能量还是降低的）；t

8、g=-hk（：邻位面偏离奇异面的角度；h：台阶高度，k：台阶密度）。台阶棱边能的各向异性台阶的扭折化；tg=-hk（：台阶与密排方向的夹角；h：台阶高度，k：扭折密度）三、              BCF理论完整光滑突变界面模型（Kossel模型）二维成核非完整光滑突变界面模型（Frank模型）螺位错如果一个位错的Burgers矢量包含垂直于界面的分量，则这个位错即可成为晶体生长的台阶源BCF理论四、     &#

9、160;        Jackson因子、Jackson模型、分类粗糙突变界面模型（Jackson模型/单原子层界面模型）：寻找恒T、P条件下，体系自由能高低与界面粗糙度的关系。G/NkTE=x(1-x)+xlnx+(1-x)ln(1-x)粗糙度：x=N/N固体原子在位置上的比例；X=50%粗糙界面；x=0、1光滑界面。过冷度很难改变生长模式，即物质一旦确定生长机理也就随之而定。Jackson因子=(L0/kTE)·(1/z)界面相变熵。>2，光滑界面；<2，粗糙界面。L0/kTE相变熵，决定于物质及

10、相变类型；1/z结构因子，反应各向异性，1界面内配位数，z体配位数。五、              布拉维法则、推论Bravais法则：晶体上的实际晶面平行于面网密度大（晶面间距大，生长速度慢，高配位数）的面网，而且面网密度越大，相应晶面的重要性越大（晶面本身大小、出现的频率、是否平行于解理面）。六、              界面的动力学转换结论界面结构生长机制生长动力学规律模型光滑界面、奇异面（>2）二维成核V=Aexp(-B/T)Kossel模型位错机制V=A(T)2