九年级化学下册 7.4 晶体生长课件1 粤教版VIP专享VIP免费

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(β-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，VarioussyntheticcrystalsVarioussyntheticcrystals1.晶体生长的一般方法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(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(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(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nucleationnucleation(均匀成核,非均匀成核)生长阶段crystalgrowthcrystalgrowth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（自发成核）•在过饱和,过冷度条件下,依靠自身原子形成的晶核•非均匀成核(非自发成核)•在体系中存在外来质点(尘埃,固体颗粒,籽晶等),在外来质点上成核应用：籽晶的加入back