晶體生長技術(shù).ppt

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1、第一章緒論第二章晶體的品質(zhì)鑒定第三章晶體生長方法的發(fā)展及分類第四章氣相生長第五章溶液生長§5.1水溶液生長§5.2水熱法生長§5.3助熔劑法生長第六章熔體生長晶體生長技術(shù)2021/7/251基本原理是將晶體原料（溶質(zhì)）溶解在溶劑中，采取適當?shù)拇胧┦谷芤哼_到過飽和狀態(tài)，使晶體在其中生長。第五章溶液生長優(yōu)點生長溫度低（晶體可在遠低于其熔點的溫度下生長）粘度低（有些晶體在熔化時粘度很大，冷卻時不能形成晶體而成為玻璃體，溶液法采用低粘度的溶劑可以避免這一問題）易長成大塊、均勻性良好的晶體，并且有較完整的外形生長過程直接觀察缺點生長速度慢、周期長（一般需要數(shù)十天乃至

2、一年以上）組分多、影響晶體生長因素復雜對控溫精度要求較高2021/7/252分類水溶液生長水熱法高溫溶液法（助熔劑法、熔鹽法）生長條件壓力溫度溶劑水溶液生長常壓低溫(<100oC)水（+無機鹽）水熱法高壓(200-10000atm)高溫(200-1100oC)水+礦化劑高溫溶液法常壓高溫(1000oC)低熔點助溶劑2021/7/253要獲得光學質(zhì)量好、尺寸大的單晶，就必須嚴格控制晶體的生長速度，使構(gòu)成晶體的離子嚴格按照其點陣結(jié)構(gòu)各就各位地進行排列，形成結(jié)構(gòu)完整的晶體，就必須掌握溶質(zhì)在水中的溶解度及溶解度隨溫度的變化，并在溶液中放上一個或幾個籽晶，使溶質(zhì)在籽

3、晶上析出，慢慢地沿著一定的結(jié)構(gòu)方向生長。使用這種方法，生長溫度很低，生長設(shè)備簡單，而且容易長成大塊的、均勻性良好又有完整外形的晶體，但是生長速度很慢，生長周期長?！?.1水溶液生長從海水中提取食鹽就是水溶液生長晶體最簡單的例子?！萌諘裾舭l(fā)讓NaCl從海水中自發(fā)形成晶核，隨意生長。2021/7/254一、溶液和溶解度1、溶液和溶液濃度溶液：——由兩種或兩種以上物質(zhì)所組成的均勻混合體系稱為溶液。由溶質(zhì)和溶劑組成。通常將溶液中含量較多的組分稱為溶劑。本章中所涉及的溶液是指溶劑為液體、溶質(zhì)為固體的溶液。溶液濃度：——一定量的溶液中含有溶質(zhì)的量稱為溶液的濃度。2

4、021/7/255溶液濃度的表示方法：（1）體積摩爾濃度（M)：M=溶質(zhì)（mol數(shù))/1L溶液。（2）重量摩爾濃度（m)：m=溶質(zhì)（mol數(shù))/1000g溶劑。（3）摩爾分數(shù)（x)：x=溶質(zhì)（mol數(shù))/溶液總mol數(shù)。（4）重量百分數(shù)(c)：c=溶質(zhì)克數(shù)/100g(or1000g)溶液。（5）重量比：溶質(zhì)克數(shù)/100g(or1000g)溶劑。不同的濃度表示方式適用于不同的場合，在溶解度數(shù)據(jù)中經(jīng)常使用（3）和（5）。2021/7/2562、溶解度和溶解度曲線(1）溶解度——在一定的溫度和壓力下，飽和溶液的濃度為該物質(zhì)的溶解度。飽和溶液：與溶質(zhì)固相處于平衡的

5、溶液稱為該平衡狀態(tài)下該物質(zhì)的飽和溶液。L?S(給定溫度，壓力)溶解度是考察溶液中生長晶體的最基本的參數(shù)。同一物質(zhì)在不同的溶劑中有不同的溶解度，選擇合適的溶劑是晶體生長的重要任務(wù)之一。在我們所討論的體系中，壓力對溶解度的影響是很小的，但溫度的影響卻十分顯著。物質(zhì)在不同的溫度下，其溶解度是有明顯差別的。2021/7/257濃度選擇從溶液中生長晶體的方法和溫度區(qū)間的重要依據(jù)。(2)溶解度曲線把不同溫度下的溶解度用一條平滑的曲線連接起來（特殊情況下有拐點）所得到的曲線稱為溶解度曲線（標記為?）。2021/7/258溫度對溶解度的影響可用VantHoffEquati

6、on表示：X—溶質(zhì)的摩爾分數(shù)?H—固體摩爾溶解熱T—絕對溫度R—氣體常量To—晶體的熔點討論：（1）大多數(shù)晶體的溶解過程是吸熱過程，?H為正。?T=T0-T?0,lgx?0(0?x?1)；溫度T升高，?T?,lgx?,x?,即溶解度增大。（2）（1）3.影響溶解度的因素2021/7/259（2）如果溶解過程是放熱過程，則?H?0，溫度升高，溶解度減小。（3）在一定溫度下，高熔點晶體的溶解度小于低熔點晶體的溶解度。式（2）也可寫為：lgx=-+b（4）溫度對溶解度的影響也可表示為c=A+Bt+Ct2+................（4）（3）c為

7、一定量溶劑中溶質(zhì)的重量，A,B,C是和溶液體系有關(guān)的常數(shù)2021/7/25104、飽和與過飽和溶液飽和溶液：與溶質(zhì)固相處于平衡狀態(tài)的溶液稱為該物質(zhì)的飽和溶液。溶解度曲線實際上是給出不同溫度下的飽和溶液的濃度，所以溶解度溶解度曲線也稱為飽和曲線。過飽和溶液：某溫度時，溶液濃度大于平衡濃度。不飽和溶液：某溫度時，溶液濃度小于平衡濃度。過飽和狀態(tài)是從溶液中生長晶體的前提條件。所有的晶體生長過程都是在過飽和溶液中進行的，非平衡過程。2021/7/25111897年Ostwald首先引入“不穩(wěn)過飽和”和“亞穩(wěn)過飽和”的概念。他把在無晶核存在下能自發(fā)析出固相的過飽和溶

8、液稱為“不穩(wěn)過飽和”溶液；而把不能自發(fā)析出固相的過飽和溶液稱為“亞