第３１卷第４期 ２ＯＯ２年８月 人工 晶 体 学报
Ｊ０ＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ ＣＲＹＳＴＡＬＳ Ｖｏ１．３１ Ｎｏ．４ Ａｕｍ￣ｓｔ．２００２
石英晶体生长节能机理的研究
尹利君，华大辰
（烁光特晶科技有限公司，北京１０００１８）
摘要：石英晶体生长功率的主要消耗在恒温阶段，其电功率变化是节能的主要参数。本文通过分析石英晶体的生 长机理和过程保温模型，提出在解决溶解区的保温同时控制好温度和生长区与溶解区之间的温差以保证晶体低耗 高质高效的方案。 关键词：石英晶体；生长功率；保温；节能 中图分类号：０７８２．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－９８５Ｘ（２００２）０４－０４０９－０４
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｓａｖｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ
ＹＩＮ Ｌｉ－ｊｕ￣，ＨＵＡ Ｄａ－ｃｈｅｎ （Ｂｒｉｇｈｔ Ｃｒｙｓｔａｌｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，ＢｅｉｊｉｒＩｇ １０００１８，Ｃｈｉｎａ） （Ｒｅｃｅｉｖｅｄ １０ ⅢⅫ ２ＯＯ２，ａｔＨ ２ Ｍａｒｃｈ ２ＯＯ２）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｃｏｎｓｕｍｅ ｏｆ ｑｕａｒｔｚ ｃｒｙｓｔａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｉｓ ｉｎ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔａｇｅ．Ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｉｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒ．Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｑｕａｒｔｚ ｃｒｙｓｔａｌ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｈｅａｔ ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ｗｅ ｂｒｉｎｇ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｗｈｉｃｈ ｓｅｔｔｌｅｓ ｈｅａｔ ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ
ｇｒｏｗｔｈ ｚｏｎｅ ａｎｄ ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇ ｚｏｎｅ ｔｏ ｋｅｅｐ ｃｒｙｓｔａｌｓ ｌｏｗ ｃｏｎｓｕｍｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｑｕａｒｔｚ ｃｒｙｓｔａｌ；ｇｒｏｗｔｈ ｐｏｗｅｒ；ｈｅａｔ ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ；ｓａｖｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ
第２８卷第６期 ２０１３年１２月 天津科技大学学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 、，０１．２８ ＮＯ．６ Ｄｅｃ．２０１３
堇青石载体上ＴＳ．１晶体的生长控制与机理
祝尊路，杨立斌，沙作良
（天津市海洋资源与化学重点实验室，天津科技大学海洋科学与工程学院，天津３００４５７）
摘要：以四丙基氢氧化铵（ＴＰＡＯＨ）为模板剂，正硅酸乙酯（ＴＥ０ｓ）为硅源，钛酸四丁酯（ＴＢＯＴ）为钛源，采用水热合 成结晶法在堇青石载体上结晶生长ＴＳ．１晶体．实验考察了在１７５℃、结晶时间３ ｄ的条件下，不同水与硅源比例（硅
源质量分数）、模板剂质量分数对ＴＳ一１晶体在堇青石载体上生长及其粒径的影响；同时通过ＳＥＭ、ＡＴＲ．ＦＴＩＲ、ＸＲＤ表
征手段分析ＴＳ一１晶体颗粒在堇青石栽体上生长机理．结果表明，ＴＳ．１合成前驱液中硅源和模板剂质量分数直接影响
Ｔｓ １晶体在堇青石载体上结晶过程中的骨架胶团浓度和过饱和度，通过控制过饱和度可以调控堇青石我体上Ｔｓ一１纳
米晶体颗粒的大小． 关键词：钛硅分子筛一１；水热合成；堇青石载体；晶体生长；纳米晶体
中图分类号：０６４３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２—６５１０（２０１３）０６ ００３６—０４
Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ＴＳ一１ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ
Ｃｏｒｄｅｒｉｔｅ Ｓｕｐｐｏｒｔ
ＺＨＵ Ｚｕｎｌｕ，ＹＡＮＧ Ｌｉｂｉｎ，ＳＨＡ Ｚｕｏｌｉａｎｇ
（Ｔｉａｎｊｉｎ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍａｒｉｎｅ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｒｉｎｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｉａｎｊｉｎ ３００４５７，Ｃｈｉｎａ）
1.晶体生长机理
理根据经典的晶体生长理论，液相反应体系中晶体生长包括以下步骤：①营养料在水溶液介质里溶解，以离子、分子团的形式进入溶液(溶解阶段)：②由于体系中存在十分有效的热对流以及溶解区和生长区之间的浓度差，这些离子、分子或离子团被输运到生长区(输运阶段)；③离子、分子或离子团在生长界面上的吸附、分解与脱附；④吸附物质在界面上的运动；⑤结晶(③、④、⑤统称为结晶阶段)。液相条件下生长的晶体晶面发育完整，晶体的结晶形貌与生长条件密切相关，同种晶体在不同的生长条件下可能有不同的结晶形貌。简单套用经典晶体生长理论不能很好解释许多实验现象，因此在大量实验的基础
上产生了“生长基元”理论模型。。“生长基元"理论模型认为在上述输运阶段②，溶解进入溶液的离子、分子或离子团之间发生反应，形成具有一定几何构型的聚合体一生长基元，生长基元的大小和结构与溶液中的反应条件有关。在一个水溶液反应体系里，同时存在多种形式的生长基元，它们之间建立起动态平衡。某种生长基元越稳定(可从能量和几何构型两方面加以考察)，其在体系里出现的几率就越大。在界面上叠合的生长基元必须满足晶面结晶取向的要求，而生长基元在界面上叠合的难易程度决定了该面族的生长速率。从结晶学观点看：生长基元中的正离子与满足一定配位要求的负离子相联结，因此又进一步被称为“负离子配位多面体生长基元"。生长基元模型将晶体的结晶形貌、晶体的结构和生长条件有机地统一起来，很好地解释了许多实验现象。 2晶体生长的影响条件
对于水热合成，晶粒的形成经历了“溶解一结晶"两个阶段。水热法制备常采用固体粉末或新配制的凝胶作为前驱物，所谓“溶解”是指在水热反应初期，前驱物微粒之间的团聚和联结遭到破坏，以使微粒自身在水热介质中溶解，以离子或离子团的形式进入溶液，进而成核、结晶而形成晶粒。在水热条件下，晶体自由生长，晶体各个面族的生长习性可以得到充分显露，由于水热条件下晶体生长是在非受迫的情况下进行，所以生长温度压力、溶液、溶液流向和温度梯度对晶体各个面族的生长速率影响很明显，表现在晶体的结晶形态变化。总的来说，在水热合成中影响材料形貌、大小、结构的因素主要有温度、原材料的种类、浓度、比例、pH值、反应时间、有机物添加剂等
晶体生长机理研究综述
摘要
晶体生长机理是研究金属材料的基础，它本质上就是理解晶体内部结构、缺陷、生长条件和晶体形态之间的关系。通过改变生长条件来控制晶体内部缺陷的形成从而改善和提高晶体的质量和性能使材料的强度大大增强开发材料的使用潜能。本文主要介绍了晶体生长的基本过程和生长机理，晶体生长理论研究的技术和手段，控制晶体生长的途径以及控制晶体生长的途径。
关键词： 晶体结构 晶界 晶须 扩散 成核
一、晶体生长基本过程
从宏观角度看，晶体生长过程是晶体-环境相、蒸气、溶液、熔体、界面向环境相中不断推移的过程，也就是由包含组成晶体单元的母相从低秩序相向高度有序晶相的转变从微观角度来看，晶体生长过程可以看作一个基元过程，所谓基元是指结晶过程中最基本的结构单元，从广义上说，基元可以是原子、分子，也可以是具有一定几何构型的原子分子聚集体所谓的基元过程包括以下主要步骤：
（1）基元的形成：在一定的生长条件下，环境相中物质相互作用，动态地形成不同结构形式的基元，这些基元不停地运动并相互转化，随时产生或消失
（2）基元在生长界面的吸附：由于对流~热力学无规则的运动或原子间的吸引力，基元运动到界面上并被吸附
（3）基元在界面的运动：基元由于热力学的驱动，在界面上迁移运动
（4）基元在界面上结晶或脱附：在界面上依附的基元，经过一定的运动，可能在界面某一适当的位置结晶并长入固相，或者脱附而重新回到环境相中。
晶体内部结构、环境相状态及生长条件都将直接影响晶体生长的基元过程。
环境相及生长条件的影响集中体现于基元的形成过程之中；而不同结构的生长基元在不同晶面族上的吸附、运动、结晶或脱附过程主要与晶体内部结构相关联。不同结构的晶体具有不同的生长形态。对于同一晶体，不同的生长条件可能产生不同结构的生长基元，最终形成不同形态的晶体。同种晶体可能有多种结构的物相，即同质异相体，这也是由于生长条件不同基元过程不同而导致的结果，生长机理如下:
