单晶材料的制备 PPT
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07-第七章单晶材料的制备7-1第七章单晶材料的制备§7.1 固相-固相平衡的晶体生长§7.1.1 结晶理论§7.1.2 应变退火生长单晶§7.1.3 烧结体生长晶体§7.2 液相-固相平衡的晶体生长§7.2.1 液相晶体生长理论§7.2.2 定向凝固法§7.2.3 提拉法§7.2.4 区域熔化技术7-2随着电子技术、激光技术和一些新型陶瓷材料的迅速发展,在很多场合下需要单晶材料(材料整体只有一个晶粒)。
如单晶硅、锗、砷化镓、红宝石、钇铁石榴石、石英单晶等。
单晶体以其在电、磁、光、声、热等方面的优异性能被广泛地应用于现代高科技产业,如熟悉的单晶硅材料在半导体工业上的应用。
单晶材料的制备关键是避免多余晶核的形成,保证唯一晶核的长大,因此,要求材料纯度高,以避免非均匀形核,过冷度低以防止形成其它晶核。
单晶体的生产方法有许多种,它们的理论基础是有关的相图及相变,以及形核长大理论,目前单晶制备已发展成为一种重要的专门技术。
按照单晶材料原子的来源,可以分为液相法、气相法和固相法,其中液相法应用较多,如单晶硅的制备。
7-3对天然矿物晶体生长的研究有助于了解矿物、岩石、地质体的形成及发展历史,并为矿物资源的开发和利用提供一些有益的启发性资料。
人工合成晶体则不仅可以模拟和解释天然矿物的形成条件,更重要的是能够提供现代科学技术所急需的晶体材料。
近年来人工合成晶体实验技术迅速发展,成功地合成了大量重要的晶体材料,如激光材料、半导体材料、磁性材料、人造宝石以及其它多种现代科技所要求的具有特种功能的晶体材料。
当前人工合成晶体已成为工业主要文柱的材料科学的一个重要组成部分。
人工合成晶体的主要途径是从溶液中培养和在高温高压下通过同质多相的转变来制备(如用石墨制备金刚石)等。
具体方法很多,下面简要介绍几种最常用的方法。
7-4§7.1 固相-固相平衡的晶体生长是在固态条件下,使异常晶粒不断长大吞并其它小晶粒而得到单晶的方法。