几种典型的晶体生长方法.

倒模法晶体生长引言：倒模法晶体生长是一种常用的晶体生长方法，它通过将溶液注入模具中，利用溶液中的物质在模具表面结晶生长。

倒模法晶体生长具有操作简单、适用范围广等优点，被广泛应用于材料科学、化学、生物学等领域。

一、倒模法晶体生长的原理倒模法晶体生长的原理是利用溶液中的物质在模具表面结晶生长。

首先，选择适当的溶剂和溶质，将其混合制备成溶液。

然后，将溶液注入模具中，通过控制溶液的温度、浓度、pH值等条件，使溶液中的物质在模具表面结晶生长。

最后，通过合适的处理方法，将晶体从模具中取出，得到所需的晶体样品。

二、倒模法晶体生长的步骤1. 模具准备：根据所需晶体的形状和尺寸，选择合适的模具。

常用的模具材料有玻璃、塑料等。

在使用之前，应将模具进行清洗和消毒，以保证晶体生长的纯净度。

2. 溶液制备：选择适当的溶剂和溶质，按照一定比例将其混合制备成溶液。

溶液的浓度、pH值等参数需根据所需晶体的特性进行调整。

3. 注入溶液：将制备好的溶液缓慢地注入模具中，避免产生气泡和杂质。

注入溶液时，需控制好溶液的温度和注入速度，以保证晶体生长的均匀性。

4. 晶体生长：根据所需晶体的特性，控制溶液的温度、浓度等条件，使溶液中的物质在模具表面结晶生长。

晶体生长的时间长短取决于溶液的浓度和温度等因素。

5. 晶体处理：晶体生长结束后，需进行一系列的处理步骤，如冷却、过滤、洗涤等，以去除杂质和溶液残留。

6. 晶体取出：经过处理的晶体可通过适当的方法取出，如用溶液浸泡、用工具刮取等。

三、倒模法晶体生长的应用倒模法晶体生长具有操作简单、成本低廉等优点，因此在材料科学、化学、生物学等领域得到了广泛应用。

1. 材料科学：倒模法晶体生长可用于生长各种材料的晶体，如金属、半导体等。

通过控制晶体的生长条件，可以调控晶体的形貌、尺寸和结构，从而改变材料的性能。

2. 化学：倒模法晶体生长可用于合成有机小分子晶体、配位聚合物晶体等。

通过晶体生长过程中的结构调控，可以获得具有特殊功能的晶体材料，如光学材料、催化剂等。

铌酸锂晶体生长方法
铌酸锂晶体是一种重要的非线性光学晶体，具有广泛的应用前景。

它可以用于激光器、光通信、光学传感器等领域。

因此，铌酸锂晶体的生长方法备受关注。

铌酸锂晶体的生长方法主要有三种：Czochralski法、Bridgman法和熔融法。

Czochralski法是一种常用的晶体生长方法。

它是通过将铌酸锂粉末加入到熔融的铌酸锂中，然后在高温下用铌酸锂晶体作为种子晶体，将铌酸锂晶体从熔融的铌酸锂中拉出来。

这种方法可以得到高质量的铌酸锂晶体，但是生长速度较慢，且需要高温高压条件。

Bridgman法是一种通过慢慢降温来生长晶体的方法。

它是将铌酸锂粉末加入到熔融的铌酸锂中，然后将熔融的铌酸锂缓慢降温，使铌酸锂晶体从熔融的铌酸锂中生长出来。

这种方法可以得到高质量的铌酸锂晶体，但是生长速度较慢，且需要高温高压条件。

熔融法是一种通过快速冷却来生长晶体的方法。

它是将铌酸锂粉末加入到熔融的铌酸锂中，然后将熔融的铌酸锂快速冷却，使铌酸锂晶体从熔融的铌酸锂中生长出来。

这种方法可以得到高质量的铌酸锂晶体，但是生长速度较快，且需要高温高压条件。

总的来说，铌酸锂晶体的生长方法有多种，每种方法都有其优缺点。

选择合适的生长方法可以得到高质量的铌酸锂晶体，从而满足不同领域的需求。

硅晶体的生长和有机硅材料的合成硅晶体是一种重要的半导体材料，被广泛应用于电子信息领域。

其生长过程是通过在高温下，将硅材料中的原子沉积在硅晶体表面形成新的硅原子晶格，从而使硅晶体逐渐增大，最终成为完整晶体。

硅晶体的生长可以通过多种方式实现，下面将详细介绍其主要生长方法。

1. Czochralski生长法Czochralski法是目前最常见的硅晶体生长方法之一，其基本原理是通过向熔融的硅中引入晶种，在恒温下缓慢提拉晶体，使硅原子逐层沉积在晶体表面上，从而逐渐形成大晶体。

这种方法的特点是生长速度较慢，晶体质量高，且可以实现高纯度晶体生长。

2. 气相传输法气相传输法是一种通过气相化学反应生长硅晶体的方法，它的基本原理是将硅源与气体反应，形成沉积在表面的硅化物，然后通过高温还原反应，使硅沉积在晶体表面逐渐生长出硅晶体。

这种方法的优点在于可以在相对较低的温度下生长硅晶体，生长速度快，但需要使用特殊的气相前体的纯净度也比较高。

3. 溶液法溶液法是通过将硅源加入到溶液中，使其反应和沉积在晶体表面生长硅晶体的方法。

与其他方法相比，它的优点在于生长温度低，生长速度快，同时可以实现多个晶体同时生长。

但是，由于溶液法的特殊性质，晶体的纯度低，且容易受污染和杂质的影响。

有机硅材料的合成有机硅材料是一种具有广泛应用的材料，可以用于制造光学和电子器件，制造高级硅橡胶和硅弹性体。

有机硅材料的合成过程是将有机物和硅材料反应，将它们化学反应生成的有机硅材料。

下面将从三个方面介绍有机硅材料的合成方法。

1. 直接缩聚法直接缩聚法是将硅化合物与有机物直接反应，通过碳硅键将其相互连接，从而形成有机硅材料的方法。

它的优点是原料简单，反应易于控制。

但是直接缩聚法的反应过程中生成的有机硅材料的分布较广，难以控制，产生的三维结构较难确定。

2. 缩聚反应法缩聚反应法是将硅氢烷和有机乙烯类物质反应，在催化剂的作用下发生化学反应，产生产物中含有硅—碳键的有机硅化合物。

蓝宝石晶体的生长方法自1885年由Fremy、Feil和Wyse利用氢氧火焰熔化天然红宝石粉末与重铬酸钾而制成了当时轰动一时的“日内瓦红宝石”，迄今人工生长蓝宝石的研究已有100多年的历史。

在此期间，为了适应科学技术的发展和工业生产对于蓝宝石晶体质量、尺寸、形状的特殊要求，为了提高蓝宝石晶体的成品率、利用率以及降低成本，对蓝宝石的生长方法及其相关理论进行了大量的研究，成果显著。

至今已具有较高的技术水平和较大的生产能力，为之配套服务的晶体生长设备——单晶炉也随之得到了飞速的发展。

随着蓝宝石晶体应用市场的急剧膨胀，其设备和技术也在上世纪末取得了迅速的发展。

晶体尺寸从2吋扩大到目前的12吋。

低成本、高质量地生长大尺寸蓝宝石单晶已成为当前面临的迫切任务。

总体说来，蓝宝石晶体生长方式可划分为溶液生长、熔体生长、气相生长三种，其中熔体生长方式因具有生长速率快，纯度高和晶体完整性好等特点，而成为是制备大尺寸和特定形状晶体的最常用的晶体生长方式。

目前可用来以熔体生长方式人工生长蓝宝石晶体的方法主要有焰熔法、提拉法、区熔法、导模法、坩埚移动法、热交换法、温度梯度法、泡生法等。

而泡生法工艺生长的蓝宝石晶体约为目前市场份额的70%。

LED蓝宝石衬底晶体技术正属于一个处于正在发展的极端，由于晶体生长技术的保密性，其多数晶体生长设备都是根据客户要求按照工艺特点定做，或者采用其他晶体生长设备改造而成。

下面介绍几种国际上目前主流的蓝宝石晶体生长方法。

图9 蓝宝石晶体的生长技术发展1 凯氏长晶法(Kyropoulos method)简称KY法，中国大陆称之为泡生法。

泡生法是Kyropoulos于1926年首先提出并用于晶体的生长，此后相当长的一段时间内，该方法都是用于大尺寸卤族晶体、氢氧化物和碳酸盐等晶体的制备与研究。

上世纪六七十年代，经前苏联的Musatov改进，将此方法应用于蓝宝石单晶的制备。

该方法生长的单晶，外型通常为梨形，晶体直径可以生长到比坩锅内径小10～30mm的尺寸。

得到晶体的方法和晶体的类型晶体是一种具有规则排列的分子结构的固体物质，具有高度有序性和周期性。

在化学、物理、材料科学等领域中，晶体的研究具有重要意义。

下面将介绍得到晶体的方法和晶体的类型。

得到晶体的方法主要有以下几种：1. 溶液结晶法：将固体物质溶解在溶剂中，随着溶剂挥发，溶质逐渐过饱和，晶体在溶液中析出并沉积。

这种方法适用于大多数无机晶体的生长。

2. 熔融结晶法：将固体物质加热至熔融状态，然后逐渐冷却，使溶质在凝固的过程中结晶形成。

这种方法适用于高熔点物质的晶体制备。

3. 气相沉积法：将气体源物质通过化学反应或物理过程转化为固态物质，沉积在基底表面形成晶体。

这种方法适用于高纯度和薄膜晶体的制备。

4. 溶剂挥发法：将溶质溶解在挥发性溶剂中，随着溶剂挥发，溶质逐渐过饱和，晶体在溶液中析出。

这种方法适用于有机晶体的制备。

5. 水热合成法：在高温高压的水热条件下，利用水的溶解性和热性质制备晶体。

这种方法适用于具有特殊结构和形貌的晶体。

晶体的类型可以根据晶体结构、晶体形貌、晶体化学成分等多方面进行分类。

根据晶体结构，晶体主要分为以下几类：1. 离子晶体：晶体的基本结构单元是离子，例如氯化钠晶体。

2. 共价晶体：晶体的基本结构单元是共价键，例如硅晶体。

3. 金属晶体：晶体的基本结构单元是金属原子，例如铜晶体。

4. 分子晶体：晶体的基本结构单元是分子，例如冰晶体。

此外，晶体还可以根据晶体的形貌进行分类，如立方晶体、四方晶体、六方晶体等。

晶体的种类繁多，每种晶体都具有独特的性质和应用价值，对晶体的研究和应用有着重要的意义。

总的来说，得到晶体的方法多种多样，可以根据晶体的性质和用途选择适合的方法。

晶体的类型也多种多样，可以根据晶体的结构和形貌进行分类，每种晶体都有其独特的特点和应用领域。

晶体的研究和应用将会为科学技术的发展带来更多的可能性和机遇。

人造晶体的生长方法与技术人造晶体采用化学合成方法，在高温高压环境下或经过一系列反应过程，人工合成出各种晶体形态。

晶体是具有高度有序结构的材料，人造晶体的应用覆盖电子、能源、生物医学等多个领域。

人造晶体的生长技术越来越重要，本文主要介绍人造晶体的生长方法与技术。

一、溶液法晶体生长方法溶液法晶体生长方法是最常用的生长技术之一，它通过将物质溶于溶剂中，在温度和压力条件下使物质晶化。

溶液法晶体生长方法包括有机溶剂法、水热法、气相输运法、熔融法、均相和非均相凝胶法等。

这些生长方法是根据晶体种类和要求来选择的，其中，有机溶剂法和水热法是晶体生长中最常用的方法。

有机溶剂法对大分子有机化合物晶体的生长有很好的效果。

水热法是在高温高压的反应条件下生长晶体的方法，该方法适用于铜、锌、钛酸盐和某些氧化物等多种晶体材料。

在水热法中，水看似纯净，但实际上它是一种与多种元素有相互作用的多能源生长溶液。

二、浮区晶体生长方法浮区晶体生长方法是用来生长质量高、形态良好、晶体品质高的人工晶体，其特点是用熔融的材料在浮区晶体生长炉中制作单晶体。

浮区晶体法是利用一定温度、温度梯度和向熔体内引入掺杂剂的方法，在熔口中生长大尺寸的单晶体。

固相晶体生长方法是通过氧化还原反应治理合成晶体的方法，它是钟表等精密器械、刻度尺等优质物资的重要制备工艺。

因此，固相晶体生长方法对于制造氧化铝陶瓷、氮化硼、碳化硅等硬度较高的人工晶体有重要意义。

三、电化学沉积晶体生长方法电化学沉积是近年来发展起来的一种晶体生长方法，它不仅可以生长复杂形状的晶体，还可以实现全方位的三维生长，具有晶体质量高的优点。

电化学沉积可以通过电极反应的形式制备出单晶和多晶结构，适用于金属和半导体晶体的生长。

电化学沉积由于反应速度快、控制精度高、沉积厚度均匀等特点，被广泛应用于化学传感器、生物传感器、光电器件等。

结论：人造晶体的生长方法与技术是制造晶体器件的基础技术，越来越多的人造晶体成为高科技产业中重要的材料基础，同时也推动了世界科技的进步和发展。

sic单晶生长方法一、引言SiC（碳化硅）是一种重要的半导体材料，具有广泛的应用前景。

为了满足对高质量SiC单晶的需求，研究人员开发了多种SiC单晶生长方法。

本文将介绍几种常用的SiC单晶生长方法，并对其原理和特点进行详细阐述。

二、物理气相沉积法物理气相沉积法（Physical Vapor Deposition，PVD）是一种常用的SiC单晶生长方法。

该方法利用高温条件下的化学反应，通过传输SiC蒸汽到衬底上进行沉积。

PVD法具有生长速度快、单晶质量高、控制能力强等优点，被广泛应用于SiC单晶的生长。

三、化学气相沉积法化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition，CVD）是另一种常用的SiC单晶生长方法。

CVD法利用气相反应在衬底表面上生长SiC 单晶。

该方法的优点是可以生长大面积、高质量的SiC单晶，同时还能实现多孔结构的控制。

CVD法在SiC单晶生长领域中具有重要的应用价值。

四、低温液相脱溶法低温液相脱溶法（Low Temperature Solution Growth，LTSG）是一种相对较新的SiC单晶生长方法。

该方法利用溶剂中的溶质，通过降温脱溶来生长SiC单晶。

LTSG法具有生长温度低、晶体质量高等优点，适用于生长高质量的SiC单晶。

五、分子束外延法分子束外延法（Molecular Beam Epitaxy，MBE）是一种高真空条件下生长材料的方法，也可用于SiC单晶生长。

该方法通过控制分子束的束流，使其在衬底上形成单晶生长。

MBE法具有生长速度快、控制能力强等优点，被广泛用于SiC单晶的生长。

六、熔体法熔体法是一种传统的SiC单晶生长方法。

该方法通过将SiC原料加热至熔点，在适当的条件下生长SiC单晶。

熔体法具有操作简单、生长速度快等优点，但由于生长过程中易受杂质污染，导致晶体质量较低。

因此，熔体法在SiC单晶生长领域中的应用相对较少。

七、总结通过对几种常用的SiC单晶生长方法的介绍，我们可以看到每种方法都有其独特的优点和适用范围。

sic单晶生长方法概述Sic单晶是一种重要的半导体材料，具有优异的电学、热学和力学性能，被广泛应用于高温、高频和高功率电子器件。

为了获得高质量的Sic单晶，需要采用适当的生长方法。

本文将介绍几种常用的Sic单晶生长方法及其特点。

1. 溶液法生长溶液法生长是一种常用的Sic单晶生长方法。

该方法通过在溶液中溶解适量的Sic原料，然后将溶液在高温下冷却结晶，使Sic单晶逐渐生长。

溶液法生长的优点是生长速度快、生长温度低，适用于大面积晶体的生长。

然而，溶液法生长的缺点是晶体质量较差，容易出现晶体缺陷，对生长条件要求较高。

2. 熔体法生长熔体法生长是一种常用的Sic单晶生长方法。

该方法通过将Sic原料加热至熔点，然后通过控制温度和气氛条件，使Sic单晶从熔体中生长出来。

熔体法生长的优点是生长速度快、晶体质量高，适用于小尺寸晶体的生长。

然而，熔体法生长的缺点是生长温度高、生长条件难以控制，对设备和操作要求较高。

3. 气相沉积法生长气相沉积法生长是一种常用的Sic单晶生长方法。

该方法通过在高温下将Si和C反应生成Sic，然后将Sic沉积在衬底上，从而实现Sic单晶的生长。

气相沉积法生长的优点是生长温度低、晶体质量高，适用于大面积晶体的生长。

然而，气相沉积法生长的缺点是生长速度较慢、设备复杂，对气氛和流动条件要求较高。

4. 子扩散法生长子扩散法生长是一种新兴的Sic单晶生长方法。

该方法通过在Sic 衬底上扩散Si或C原子，使Sic单晶逐层生长。

子扩散法生长的优点是生长速度快、生长条件容易控制，适用于大面积晶体的生长。

然而，子扩散法生长的缺点是晶体质量较差、晶体缺陷较多。

总结以上所述的四种Sic单晶生长方法各有优缺点，选择合适的生长方法取决于具体的应用需求和实际情况。

在实际生产中，可以根据需要采用不同的生长方法，通过优化生长条件和工艺参数，获得高质量的Sic单晶，以满足不同领域的应用需求。

未来，随着技术的不断发展和进步，相信会有更多高效、高质量的Sic单晶生长方法被开发出来，推动Sic单晶在电子领域的广泛应用。

一、蓝宝石生长1.1 蓝宝石生长方法1.1.1 焰熔法V erneuil (flame fusion)最早是1885年由弗雷米（E. Fremy）、弗尔（E. Feil）和乌泽（Wyse）一起，利用氢氧火焰熔化天然的红宝石粉末与重铬酸钾而制成了当时轰动一时的“ 日内瓦红宝石”。

后来于1902年弗雷米的助手法国的化学家维尔纳叶（Verneuil）改进并发展这一技术使之能进行商业化生产。

因此，这种方法又被称为维尔纳叶法。

1）基本原理焰熔法是从熔体中生长单晶体的方法。

其原料的粉末在通过高温的氢氧火焰后熔化，熔滴在下落过程中冷却并在种晶上固结逐渐生长形成晶体。

2）合成装置与条件、过程焰熔法的粗略的说是利用氢及氧气在燃烧过程中产生高温，使一种疏松的原料粉末通过氢氧焰撒下焰融，并落在一个冷却的结晶杆上结成单晶。

下图是焰熔生长原料及设备简图。

这个方法可以简述如下。

图中锤打机构的小锤7按一定频率敲打料筒，产生振动，使料筒中疏松的粉料不断通过筛网6，同时，由进气口送进的氧气，也帮助往下送粉料。

氢经入口流进，在喷口和氧气一起混合燃烧。

粉料在经过高温火焰被熔融而落在一个温度较低的结晶杆2上结成晶体了。

炉体4设有观察窗。

可由望远镜8观看结晶状况。

为保持晶体的结晶层在炉内先后维持同一水平，在生长较长晶体的结晶过程中，同时设置下降机构1，把结晶杆2缓缓下移。

焰熔法合成装置由供料系统、燃烧系统和生长系统组成，合成过程是在维尔纳叶炉中进行的。

A.供料系统原料：成分因合成品的不同而变化。

原料的粉末经过充分拌匀，放入料筒。

如果合成红宝石，则需要Al2O3粉末和少量的 Cr2O3参杂，Cr2O3用作致色剂，添加量为 1-3%。

三氧化二铝可由铝铵矾加热获得。

料筒：圆筒，用来装原料，底部有筛孔。

料筒中部贯通有一根震动装置使粉末少量、等量、周期性地从筛孔漏出。

震荡器：驱动震动棒震动，使料筒不断抖动，以便原料的粉末能从筛孔漏出。

B.燃烧系统氧气管：从料筒一侧释放，与原料粉末一同下降；氢气管：在火焰上方喷嘴处与氧气混合燃烧。

单晶生长方法单晶生长是指通过合适的方法在晶体生长过程中得到只有一个晶体结构的单晶体。

单晶体在材料科学、电子器件制造、光学等领域具有重要的应用价值。

而单晶生长方法是实现单晶体生长的关键。

一、凝固法生长单晶凝固法是一种常用的单晶生长方法，它通过控制溶液的冷却速度和晶体生长界面的温度梯度来实现单晶体的生长。

凝固法主要包括自由凝固法、拉扩法、Bridgman法、Czochralski法等。

1.自由凝固法自由凝固法是将溶液置于恒温器中，通过自由凝固来实现单晶体的生长。

溶液在恒温器中逐渐冷却，当溶液达到饱和度时，晶体开始在液面上生长。

自由凝固法适用于生长较小尺寸的单晶体。

2.拉扩法拉扩法是将溶液置于拉扩炉中，通过拉动晶体生长棒来实现单晶体的生长。

在拉扩炉中，晶体生长棒在一端浸入溶液中，通过控制晶体生长棒的升降速度和温度梯度，使晶体在生长棒上逐渐生长。

拉扩法适用于生长较长的单晶体。

3.Bridgman法Bridgman法是将溶液置于Bridgman炉中，通过控制温度梯度和晶体生长方向来实现单晶体的生长。

在Bridgman炉中，溶液逐渐冷却，晶体在溶液中逐渐生长。

Bridgman法适用于生长质量较高的单晶体。

4.Czochralski法Czochralski法是将溶液置于Czochralski炉中，通过旋转晶体生长棒和控制溶液温度来实现单晶体的生长。

在Czochralski炉中，晶体生长棒在溶液中旋转，溶液逐渐冷却，晶体在生长棒上逐渐生长。

Czochralski法适用于生长直径较大的单晶体。

二、气相法生长单晶气相法是另一种常用的单晶生长方法，它通过气相中的化学反应或物理过程来实现单晶体的生长。

气相法主要包括气相输运法、气相扩散法、气相沉积法等。

1.气相输运法气相输运法是一种通过气相中的化学反应来实现单晶体的生长。

在气相输运法中，气体中的原子或分子通过扩散和反应在基底上生长单晶体。

气相输运法适用于生长高纯度和大尺寸的单晶体。

界面扩散法
如果化合物由两种反应物反应生成，而两种反应可以分别溶于不同（尤其是不
太互溶的）溶剂中，可以用溶液界面扩散法（liquid diffusion）。

将 A 溶液小心地加到 B 溶液上，化学反应将在这两种溶液接触界面开始，晶体就可能在溶液界面附近产生，如图 4.1(a)所示。

通常溶液慢慢扩散进另一种溶液时，会在界面附近产生好的晶体。

如果结晶速率太快，可以利用凝胶体等办法，进一步降低扩散速率，以求结晶完美。

凝胶扩散法
凝胶扩散法(gel diffusion)也是比较常用的结晶方法，特别适用于反应物 L 和 M
快速反应，并生成难溶产物的情况。

我们可以用普通试管或 U 形管作为凝胶扩散法制备结晶的容器。

试管法是将可溶性反应物 M（或者 L）与凝胶混合，待胶化后，
将 L（或者 M）的溶液小心倒在凝胶上面（图 4.2(a)）。

随着扩散的进行，M 和 L 在界面和凝胶中结晶。

当然，这种试管凝胶法可以根据需要，进行多种改进。

例如，不将 M 或者L 制备在溶胶中，而将含 L（或者M）的溶液先放在溶胶上，再把含 M （或者 L）溶液的玻璃管直接插入到溶胶中，如图 4.2(b)所示。

另外，还可以在 L 的溶液加到含有 M 的凝胶上之前，在原有的凝胶上，再加上不含 M 和 L 的凝胶，成
为所谓双凝胶法。

双凝胶法可以进一步降低反应和结晶的速度，合适于 M 和L 反应
速度很快的情况。

溶液中生长晶体的方法报告人：刘聪学号：02081042※晶体生长的种类1.从固相中生长晶体2.从液相中生长晶体3.从熔体中生长晶体4.助熔剂法生长单晶5.用气相法生长单晶※溶液中生长晶体1.降温法2.流动法3.蒸发法4.凝胶法5.水热法※降温法基本原理利用物质较大的正溶解度温度系数，在晶体生长过程中逐渐降低温度，使析出的溶质不断在晶体上生长关键：晶体生长过程中掌握适合的降温速度，使溶液处在亚稳态区内并维持适宜的过饱和度要求：物质溶解度温度系数不低于1.5g/kg℃※流动法（温差法）⏹优点：将溶液配置，过热处理，单晶生长等操作过程分别在整个装置的不同部位进行，而构成了一个连续的流程，生长大批量的晶体和培养大单晶并不受晶体溶解度和溶液体积的限制。

⏹图示循环流动育晶装置1.原料2.过滤器3.泵4.晶体5.加热电阻丝※蒸发法⏹基本原理：将溶剂不断蒸发，使溶液保持在过饱和状态，从而使晶体不断生长。

⏹特点：比较适合于溶解度较大而溶解温度系数很小或者是具有负温度系数的物质。

与流动法一样也是在恒温条件下进行的。

※凝胶法基本原理：以凝胶作为扩散和支持介质，使一些在溶液中进行的化学反应通过凝胶扩散，缓慢进行。

优点：适于生长溶解度十分小的难溶物质的晶体。

缺点：在溶液凝胶界面附近浓度剃度较大，容易形成较多的晶核，堵塞扩散路径CaCl2+H2C4H4O6+4H2O CaC4H4O6.4H2O+2HClCaCl2浓溶液含酒石酸的凝胶(a)(b)长成的酒石酸钙晶体※水热法⏹基本原理：利用高温高压的水溶液使那些在大气条件下不溶或难溶于水的物质通过溶解或反映生成该物质的溶解产物，并达到一定的过饱和度而进行结晶和生长的方法。

⏹特点：适于生长熔点很高，具有包晶反映或非同成分熔化而在常温常压下又不溶于各种溶剂或溶解后即分解，且不能再结晶的晶体材料。

晶体生长方法1. 底部籽晶法 (2)2. 冷坩埚法 (2)3. 高温高压法 (4)4. 弧熔法 (9)5. 提拉法 (9)6. 焰熔法 (12)7. 熔剂法 (14)8. 水平区熔 (16)9. 升华法 (17)10. 水热法生长晶体 (19)11. 水溶液法生长晶体 (21)12. 导向温梯法（TGT）生长蓝宝石简介 (22)1. 底部籽晶法图1 底部籽晶水冷实验装置示意图与提拉法相反，这种生长方法中坩埚上部温度高，下部温度低。

将一管子处在坩埚底部，通入水或液氮使下面冷却，晶体围绕着籽晶从坩埚底部生长2. 冷坩埚法图2 冷坩埚生长示意图人工合成氧化锆即采用冷坩埚法，因为氧化锆的熔点高（～2700℃），找不到合适的坩埚材料。

此时，用原料本身作为"坩埚"进行生长，装置如图2所示。

原料中加有引燃剂（如生长氧化锆时用的锆片），在感应线圈加热下熔融。

氧化锆在低温时不导电，到达一定温度后开始导热，因此锆片附近的原料逐渐被熔化。

同时最外层的原料不断被水冷套冷却保持较低温度，而处于凝固状态形成一层硬壳,起到坩埚的作用，硬壳内部的原料被熔化后随着装置往下降入低温区而冷却结晶。

3. 高温高压法图3 四面顶高压机(左)及六面顶高压机(右)的示意图图4 两面顶高温高压设备结构图图5 两面顶高温高压设备结构图图6 人工晶体研究院研制的6000吨压机图7 人造金刚石车间图8 六面顶高压腔及其试验件图9 钢丝缠绕高压模具图10 CVD生长金刚石薄膜的不同设计图11 南非德·拜尔公司合成的金刚石薄膜窗口图12 德·拜尔公司在1991年合成的14克拉单晶钻石温高压法可以得到几万大气压，1500℃左右的压力和温度，是生长金刚石，立方氮化硼的方法。

目前，高温高压法不但可以生长磨料级的金刚石，还可以生长克拉级的装饰性宝石金刚石。

金刚石底膜可用化学气相沉积方法在常压下生长。

4. 弧熔法图13 弧熔法示意图料堆中插入电极，在一定的电压下点火，发出电弧。

几种培养单晶的方法和大家共享单晶培养的方法一、挥发法原理：依靠溶液的不断挥发,使溶液由不饱和达到饱和过饱和状态;条件：固体能溶解于较易挥发的有机溶剂一般丙酮、甲醇、乙醇、乙腈、乙酸乙酯、三氯甲烷、苯、甲苯、四氢呋喃、水等;理论上,所有溶剂都可以,但一般选择沸点在60～120℃;注意：不同溶剂可能培养出的单晶结构不同二、扩散法原理：利用二种完全互溶的沸点相差较大的有机溶剂;固体易溶于高沸点的溶剂,难溶或不溶于低沸点溶剂;在密封容器中,使低沸点溶剂挥发进入高沸点溶剂中,降低固体的溶解度,从而析出晶核,生长成单晶;一般选难挥发的溶剂,如DMF,DMSO,甘油甚至离子液体等;条件：固体在难挥发的溶剂中溶解度较大或者很大,在易挥发溶剂中不溶或难溶;三、温差法原理：利用固体在某一有机溶剂中的溶解度,随温度的变化,有很大的变化,使其在高温下达到饱和或接近饱和,然后缓慢冷却,析出晶核,生长成单晶;一般,水,DMF, DMSO,尤其是离子液体适用此方法;条件：溶解度随温度变化比较大;经验：高温中溶解度越大越好,完全溶解;推广：建议大家考虑使用离子液体做溶剂,尤其是对多核或者难溶性的配合物;四、接触法原理：如果配合物极易由二种或二种以上的物种合成,选择性高且所形成的配合物很难找到溶剂溶解,则可使原料缓慢接触,在接触处形成晶核,再长大形成单晶;一般无机合成,快反应使用此方法;方法：1.用U形管,可采用琼脂降低离子扩散速度;2.用直管,可做成两头粗中间细;3.用缓慢滴加法或稀释溶液法对反应不很快的体系可采用4.缓慢升温度对温度有要求的体系适用经验：原料的浓度尽可能的降低,可以人为的设定浓度或比例;～的溶质量即可;五、高压釜法原理：利用水热或溶剂热,在高温高压下,是体系经过一个析出晶核,生长成单晶的过程,因高温高压条件下,可发生许多不可预料的反应;方法：将原料按组合比例放入高压釜中,选择好溶剂,利用溶剂的沸点选择体系的温度,高压釜密封好后放入烘箱中,调好温度,反应1～4小时均可;然后,关闭烘箱,冷至室温,打开反应釜,观察情况按如下过程处理：1.没有反应——重新组合比例,调节条件,包括换溶剂,调pH值,加入新组分等;2. 反应但全是粉末,且粉末什么都不溶解,首先从粉末中挑选单晶或晶体,若不成, A：改变条件,换配体或加入新的盐,如季铵盐,羧酸盐等； B:破坏性实验,设法使其反应变成新物质;3.部分固体,部分在溶液中:首先通过颜色或条件变化推断两部分的大致组分,是否相同组成,固体挑单晶,溶液挥发培养单晶,若组成不同固体按1或2的方法处理;4.全部为溶液——旋蒸得到固体,将固体提纯,将主要组成纯化,再根据特点接上述四种单晶培养方法培养单晶;总结：单晶培养的方法多种多样,如升华法、共结晶法等;最简单的最实用常用的有：1.溶剂缓慢挥发法； 2.液相扩散法 3.气相扩散法;99％的单晶是用以上三种方法培养出来的;一、单晶培养要点1、一般以10--25mg为佳,如果你只有2mg左右样品,也没关系,但这时就要选择液相扩散法和气相扩散法,不能使用溶剂缓慢挥发法;2、单晶培养的样品的预处理样品溶解后一定要过滤,不能用滤纸,而是用一小团棉花轻轻的塞在滴管的中下部或下部,不要塞太紧,否则流的太慢;样品当然是越纯越好,不过如果实在没办法弄纯也没关系,培养一次就相当于提纯了一次,也可用一些TLC显示有杂点的东西长单晶,但要多养几次;3、一定要做好记录,一次就得到单晶的可能性比较小;因此最好的方法就是在第一次培养单晶的时候,采取少量多溶剂体系的办法;如果你有50mg 样品,建议你以5mg为一单位,这样你可以同时实验10种溶剂体系,而不是选两种溶剂体系,每个体系25mg;这时做好记录就特别重要,以免下次又采用已经失败的溶剂体系,而且单晶解析时必须知道所用的溶剂;4、培养单晶时,最好放到没人碰的地方,这点大家都知道;我想说的是你不能一天去看几次也不能放在那里五六天不管;也许有的溶剂体系一天就析出了晶体,结果五天后,溶剂全干了;一般一天看一次合适,看的时候不要动它;明显不行的体系如析出絮状固体就要重新用别的溶剂体系再重新培养;5、液相扩散法中良溶剂与不良溶剂的比例最好为1:2－1:4,可以尝试的溶剂系统： CH2Cl2/乙醚或戊烷； THF/乙醚或戊烷；甲苯/乙醚或戊烷；水/甲醇； CHCl3/正庚烷6、化合物结构中烷基链超过4个碳的很难培养单晶;7、分子中最好不要有叔丁基,因为容易无序,影响单晶解析的质量;8、含氯的取代基一般容易长单晶,如4--氯苯基取代化合物比苯基取代化合物容易长单晶;9、无水无氧条件下的单晶培养,最简单的方法就是将固体样品加入一带橡皮塞的容器最常用的就是核磁管,塞子是软的橡皮塞塞子要能密封且能扎针头,先抽真空,然后通氮气,再用注射器加入良性溶剂,充分溶解超声,然后再用注射器沿器壁加入不良溶剂即可;二、常用的两种方法挥发溶剂法：将纯的化合物溶于适当溶剂或混和溶剂;理想的溶剂是一个易挥发的良溶剂和一个不易挥发的不良溶剂的混和物此溶液最好稀一些;用氮/氩鼓泡除氧;容器可用橡胶塞可缓慢透过溶剂;为了让晶体长得致密,要挥发得慢一些,溶剂挥发性大的可置入冰箱;大约要长个几天到几星期吧;扩散法：在一个大容器内置入易挥发的不良溶剂如戊烷、已烷,其中加一个内管,置入化合物的良溶剂溶液;将大容器密闭,也可放入冰箱;经易挥发溶剂向内管扩散可得较好的晶体;时间可能比挥发法要长;另外如果这一化合物是室温反应得到,且产物比较单一,溶解度较小,可将反应物溶液分两层放置,不加搅拌,令其缓慢反应沉淀出晶体;容易结晶的东西放在那里自己就出单晶,不容易结晶的怎么弄也是不出;好像不是想做就能做出来的;首先看一下产物的溶解度,将产物抽干后用良性溶剂溶解成饱和溶液如用二氯甲烷,然后加入相同体积的不良性溶剂,若产物不稳定应在惰性气体的保护下进行操作,完成后置于冰箱中冷冻至单晶析出,或直接用惰性气体缓慢鼓泡直至单晶析出;另法一：在大烧杯里放一个小烧杯,小烧杯里放良溶剂和要结晶的物质,大烧杯里放易挥发的不良溶剂,把大烧杯密封,放于室温即可;另法二：在比色管中先用一种溶剂溶解产物,在慢慢地加入另一种溶解性小的溶剂,密封会较快长出晶体;讨论：晶体的生长是一个动力学过程,由化合物的内因分子间色散力偶极力及氢键与外因溶剂极性、挥发或扩散速度及温度决定;晶体的培养实质是一个饱和溶液的重结晶过程,使溶液慢慢饱和的方法如溶液挥发、不良溶剂的扩散及温度的降低都可;三、培养单晶的七个注意事项1.制备结晶,要注意选择合宜的溶剂和应用适量的溶剂;合宜的溶剂,最好是在冷时对所需要的成分溶解度较小,而热时溶解度较大;溶剂的沸点亦不宜太高;一般常用甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙醋等;但有些化合物在一般溶剂中不易形成结晶,而在某些溶剂中则易于形成结晶;2.制备结晶的溶液,需要成为过饱和的溶液;一般是应用适量的溶剂在加热的情况下,将化合物溶解再放置冷处;如果在室温中可以析出结晶,就不一定放置于冰箱中,以免伴随结晶析出更多的杂质; “新生态”的物质即新游离的物质或无定形的粉未状物质,远较晶体物质的溶解度大,易于形成过饱和溶液;一般经过精制的化合物,在蒸去溶剂抽为无定形粉未时就是如此,有时只要加入少量溶剂,往往立即可以溶解,稍稍放置即能析出结晶;3.制备结晶溶液,除选用单一溶剂外,也常采用混合溶剂;一般是先将化合物溶于易溶的溶剂中,再在室温下滴加适量的难溶的溶剂,直至溶液微呈浑浊,并将此溶液微微加温,使溶液完全澄清后放置;4.结晶过程中,一般是溶液浓度高,降温快,析出结晶的速度也快些;但是其结晶的颗粒较小,杂质也可能多些;有时自溶液中析出的速度太快,超过化合物晶核的形成分子定向排列的速度,往往只能得到无定形粉未;有时溶液太浓,粘度大反而不易结晶化;如果溶液浓度适当,温度慢慢降低,有可能析出结晶较大而纯度较高的结晶;有的化合物其结晶的形成需要较长的时间;5.制备结晶除应注意以上各点外,在放置过程中,最好先塞紧瓶塞,避免液面先出现结晶,而致结晶纯度较低;如果放置一段时间后没有结晶析出,可以加入极微量的种晶,即同种化合物结晶的微小颗粒;加种晶是诱导晶核形成常用而有效的手段;一般地说,结晶化过程是有高度选择性的,当加入同种分子或离子,结晶多会立即长大;而且溶液中如果是光学异构体的混合物,还可依种晶性质优先析出其同种光学异构体;没有种晶时,可用玻璃棒蘸过饱和溶液一滴,在空气中任溶剂挥散,再用以磨擦容器内壁溶液边缘处,以诱导结晶的形成;如仍无结晶析出,可打开瓶塞任溶液逐步挥散,慢慢析晶;或另选适当溶剂处理,或再精制一次,尽可能除尽杂质后进行结晶操作;6.在制备结晶时,最好在形成一批结晶后,立即倾出上层溶液,然后再放置以得到第二批结晶;晶态物质可以用溶剂溶解再次结晶精制;这种方法称为重结晶法;结晶经重结晶后所得各部分母液,再经处理又可分别得到第二批、第三批结晶;这种方法则称为分步结晶法或分级结晶法;晶态物质在一再结晶过程中,结晶的析出总是越来越快,纯度也越来越高;分步结晶法各部分所得结晶,其纯度往往有较大的差异,但常可获得一种以上的结晶成分,在未加检查前不要贸然混在一起;7.化合物的结晶都有一定的结晶形状、色泽、熔点和熔距,可以作为鉴定的初步依据;这是非结晶物质所没有的物理性质;化合物结晶的形状和熔点往往因所用溶剂不同而有差异;原托品碱在氯仿中形成棱往状结晶,熔点207℃；在丙酮中则形成半球状结晶,熔点203℃；在氯仿和丙酮混合溶剂中则形成以上两种晶形的结晶;所以文献中常在化合物的晶形、熔点之后注明所用溶剂;一般单体纯化合物结晶的熔距较窄,有时要求在℃左右,如果熔距较长则表示化合物不纯;四、无水无氧条件下的单晶培养1、溶剂的选择与加入方法在单晶的培养过程中,通常是用适量极性大的溶剂提取你的反应物质,然后再滴加少量的极性小的溶剂,放置结晶;这样做的结果是结晶很慢,而且结晶的收率不高;也可以采取背道而行的方法,先用极性小的溶剂提取;根据反应物质量,加入适量的极性小的溶剂,不能全溶解,就加入适量的极性大的溶剂注意：切不可多加,如果此时还有少量没有溶解,可以采取下面的方法; A、你可以再加重复极性小的溶剂,再加极性大的溶剂,直到全溶解;B、也可以微热溶解如果你的样品是热稳定好的话这样的做法是非常易结晶的;C、微热还有些没溶解,就直接过滤;这样也可以很快结晶,但是会损失些产物;2、温度的选择溶剂加入后就要选择放那里结晶了;不能总认为温度越低越好,要想得到好的晶体,温度的选择很重要的首先放在室温必须无外界震动一两天看看,有无结晶,如有结晶说明室温就能结出好晶体,无需放之低温;如果室温不结晶,再放如0度;过两天看看,再不行,－ 5度,－ 10度,－ 15度,－ 20度,－ 30度;如过你一开始放于低温可能结晶很快但的不到好的晶体;可能是多晶,而不是单晶;长晶体过程千万不能震动,有条件的单独一间房间来结晶最好;低温结出的晶体再送测试前要处理,不能那出来就去测;晶体拿出来到室温,温度升高晶体就可能融化了;首先去掉部分溶剂,只留少许即可;对水、氧气敏感的的用惰性气体如N2、Ar保护起来再转移溶剂;转移完再冲N2下关闭装晶体的容器活塞,然后送去测试;3、利用溶剂的挥发无水无氧要求的金属配合物这种情况的培养单晶要求有手套箱,在手套箱里有这样的条件,可以用Schlenk瓶、小烧杯、以及核磁管来用作结晶的工具;容器的口部用封膜封好,然后上面用细针扎几个小眼用来挥发溶剂;过几天会发现容器内壁会生长出晶体来;容器的内表面越光滑单晶性越好,否则晶体形状不好缺陷多就会给后面的收单晶衍射数据带来麻烦,甚至会造成无法解析晶体结构；要强调的是用Schlenk及核磁管这两种容器用来结晶是最好的;做无水无氧的人知道Schlenk是无水无氧操作的专用瓶;它有侧活塞用来开关瓶与外界的相通,所以操作方面很好;在获得单晶后你要从手套箱里拿出来,如果你用别的容器,可能那些对空气特别敏感的物质就不能够稳定到你测量完晶体结构;同样很小的核磁管也很好封的,而且它要的量很少,不浪费样品;4、利用极性小溶解度小的溶剂反应结束后,用极性大的溶剂提取后;再进行浓缩恰好到有溶质析出时为止此时因减压浓缩体系内的温度应该低于外界等到温度升到室温,拿到手套箱内,用针筒向上面的溶液面上轻轻的滴加几滴极性小的溶解度小的溶剂;这样处理会很易得到很好的晶体;总之,单晶的培养溶剂的选择很重要,有些时候选择的溶剂不同,晶体的形状会各不相同;甚至有些时候得到的晶体不是规则的,或是细长的针状的,所以溶剂的选择很重要;一般做反应时候用极性相对大些的甲苯、乙醚、THF等;再结晶时候用极性小些正己烷、以及正己烷与甲苯的混合溶剂,或其它的混合溶剂;。