晶体的平衡形貌

1、3.2.4晶体的平衡宏观形貌、界面能级图与界面的分类晶体的平衡形貌刚玉品种刚玉品种刚玉的结晶习性与刚玉的结晶习性与其形成条件有密切其形成条件有密切的关系的关系红宝石晶体红宝石晶体大理岩中的大理岩中的红宝石常呈红宝石常呈板状或板柱板状或板柱状晶体。其状晶体。其它母岩中形它母岩中形成的可发育成的可发育成柱状晶体，成柱状晶体，腰鼓状晶体腰鼓状晶体等等 蓝宝石的晶体蓝宝石的晶体蓝宝石通常由各种蓝宝石通常由各种不同的角度的六方不同的角度的六方双锥组合而成，有双锥组合而成，有时腰棱处还发育有时腰棱处还发育有六方柱，当这种六六方柱，当这种六方双锥和六方柱的方双锥和六方柱的组合体终止于一对组合体终止于一对平行

2、双面时，常称平行双面时，常称为桶状晶形。为桶状晶形。刚玉的裂理刚玉的裂理表面特征：柱面上表面特征：柱面上常有较粗的横纹。常有较粗的横纹。在菱面体上可具有在菱面体上可具有三角生长标志三角生长标志 ，解，解理不发育，但因聚理不发育，但因聚片双晶可发育有平片双晶可发育有平行底面行底面0001和平和平行菱面体面行菱面体面1011裂理裂理 。刚玉的各种颜色品种刚玉的各种颜色品种各种红色色调的红宝石各种红色色调的红宝石橙色蓝宝石橙色蓝宝石硅单晶方棒硅单晶方棒导电类型导电类型P型型（Conductivity:P Type(Boron Doped)），掺杂剂掺杂剂B；电阻率电阻率（Resistivity）：0

3、.53, 36氧含量氧含量（Oxygen Concentration）1.01018at/cm3碳含量碳含量（Carbon Concentration）5.01016at/cm3C少子寿命少子寿命（Minority Carrier Lifetime）5us德国造世界最纯的硅单晶德国造世界最纯的硅单晶水晶晶体水晶晶体黄水晶黄水晶紫水晶紫水晶石英晶体素描图石英晶体素描图硅单晶体硅单晶体 111 晶面上的刃型晶面上的刃型 ( a ) 和螺型和螺型 ( b ) 位错蚀坑位错蚀坑 1000 硅单晶体硅单晶体 111 晶面上显示的小角度晶界晶面上显示的小角度晶界 ( a ) 和位错塞积群和位错塞积群 (

4、b ) 面心立方晶格的低指数面面心立方晶格的低指数面晶体形状与表面能晶体形状与表面能( -( -图图 ) ) - -图的绘制图的绘制:从一原点出发引矢径，其长度正比于该晶面的表面能大小，方向平行于该晶面法线，连接诸矢径端点而围成的曲面。 面心立方晶体的 -图及其平衡形状（a a）（110110）截面 （b b）三维平衡形状乌耳夫法则：诸乌耳夫法则：诸 和原点至晶和原点至晶面的距离面的距离 h hi i 之比为常数：之比为常数：innhhh 2211 润湿与粘附润湿与粘附润湿是固液界面的重要行为。机械润滑、注水采油、油漆涂布、金属焊接、搪瓷坯釉、陶瓷/金属的封接等工艺和理论都与润湿过程有关。润湿

5、的热力学定义润湿的热力学定义：固体与液体接触后能使体系的吉布斯自由固体与液体接触后能使体系的吉布斯自由能降低，称为润湿。能降低，称为润湿。润湿形式：润湿形式： 附着润湿附着润湿 铺展润湿铺展润湿 浸渍润湿浸渍润湿 附着润湿附着润湿概念：液体和固体接触，变液概念：液体和固体接触，变液/ /气和固气和固/ /气为固气为固/ /液界面。液界面。设三种界面的面积均为单位值，比表面吉布斯自由能分别为 、 、 ，则过程吉布斯自由能变化： 逆过程： 相当于外界所做的功W W： W W 称为附着功或粘附功。此值越大固液界面结合越牢，即附着润湿越强。LVSVSL)(1SVLVSLGSLSVLVG2SLSVLVW

6、 附着功示意图附着功示意图铺展润湿铺展润湿概念：液滴落在清洁平滑固体表面的过程。概念：液滴落在清洁平滑固体表面的过程。忽略液体重力和粘度影响，则铺展是由固/气(SV)(SV)、固/液( (SLSL) )和液/气( (LVLV) )三个界面张力所决定： 式中是润湿角； F F 称润湿张力。 90 90不润湿； 90 。 三种铺展润湿 cosLVSLSVSLSVLVFcosSVSL浸渍润湿浸渍润湿概念：固体浸入液体中的过程，固概念：固体浸入液体中的过程，固/ /气界面代替固气界面代替固/ /液界面。液界面。相应自由能变化： 若 ，则 90 90，浸渍润湿过程自发进行。若 90 90，固体浸于液体必须做功。总结总结： 三种润湿的共同点是液体将气体从固体表面排开，使原有三种润湿的共同点是液体将气体从固体表面排开，使原有 的固的固/ /气气( (或液或液/ /气气) )界面消失，以固界面消失，以固/ /液界面取代。液界面取代。 铺展是润湿的最高标准，能铺展则必能附着和浸渍。铺展是润湿的最高标准，能铺展则必能附着和浸渍。 改善润湿