南京大学-晶体生长课件-Chapter 6-晶体生长理论
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第六章一、概念解释晶体生长学:研究晶体生长过程及其涉及的物理化学原理、实验设计等内容。
均匀成核:在体系内任何部位成核率相等。
非均匀成核:在体系中存在的外来质点(尘埃,固体颗粒,籽晶等),在外来质点上成核。
晶核:成为结晶生长中心的晶胚。
临界半径:体系自由能由升高到降低转变时所对应的晶核半径。
成核速度:在单位时间内,单位体积中所形成的核的数目称为成核速度。
二、填空题1、均匀成核是指在一个体系内,各处成核概率相等,这要克服相当大的表面势垒,即需要相当大的过冷度才能成核。
2、晶体形成的方式有气相转变为晶体、液相转变为晶体、固相转变为晶体。
3、影响晶体生长的外部因素有涡流、温度、杂质、结晶速度、粘度。
4、晶体的熔体生长过程中的热量输送主要包括辐射、传导、对流。
5、晶体在溶液中生长的质量输送方式为扩散,扩散的驱动力为溶液的浓度梯度。
6、晶体在溶液中生长的动量输送表现为流体的内部磨擦作用。
7、从熔体中生长单晶体的方式有直拉法、区熔法、外延法。
8、从低温溶液中生长单晶的方法有降温法、蒸发法、凝胶法。
三、论述题1、化学气相沉淀法的优缺点答:优点:(1)所得的薄膜或材料一般纯度很高,致密性好,且容易形成结晶定向好的材料、广范用于高纯材料和单晶材料的制备;(2)能在较低温度下制备难溶物质;(3)适应性广,便于制备各种单质或化合物材料以及各种复合材料。
缺点:(1)需在高温下反应,衬底温度高,沉积数率较低;(2)参加沉积反应的源和反应后的余气都有一定的毒性,因此应用不如真空蒸发镀膜和溅射镀膜广泛。
2、为什么再杂质容器壁上容易成核答:成核是一种相变过程,即母液中形成固相小晶芽的过程。
成核需要界面杂质和容器壁正好提供了界面,杂质越多,容器面越大,界面则越大。
成核过程也是越垒过程,越过垒才可以进行晶体生长,容器正是这个垒,所以在杂质、容器上更容易成核。
3、为什么人工合成晶体要放籽晶答:晶体需要晶核才能形成,籽晶正是晶体的晶核,晶体很小时表面能大于自由能,而籽晶能克服界面能,所以人工合成需要籽晶。