单晶材料的制备方法介绍
单晶材料的制备及其应用
单晶材料的制备及其应用单晶材料是指由一个完整的晶格构成，无晶界和杂质的材料。
由于其在热处理、力学性能、光学和电学性能等方面与多晶材料不同，因此在现代材料科学和工程学中应用广泛。
一、单晶材料的制备1. 垂直凝固法这种方法是通过在平稳表面的液态金属或合金中拉出一个细长的晶芯，使晶体在顶部生长。
由于重力的作用，晶胞沿垂直方向排列成单晶。
2. 溶液法在溶液中加入溶解度高的化合物，缓慢地降低温度，使晶体在液体中生长，这种方法又称为溶液生长法。
目前最常用的是氧化铝晶体的制备方法。
3. 熔融法将材料融化后在晶体生长室中生长晶体。
例如，在加热到真空中的含有铜元素的陶瓷中放置La2CuO4粉末，待孔隙中的La2CuO4基质被熔化后，再慢慢冷却，就可以获得单晶La2CuO4。
4. 拉伸法这种方法是通过将晶体置于机械控制的拉伸装置中，在高温或室温下拉伸。
这种方法可以用于生长非常大的单晶。
5. 分离法这种方法实际上是从多晶条带中得到单晶。
通过拉伸或有机膜转移等方法把单晶从多晶中分离出来。
二、单晶材料的应用1. 光电领域在光电领域，单晶材料的应用非常广泛。
例如，单晶硅是光电子学器件的核心材料，具有优异的光电特性。
2. 半导体器件单晶材料在半导体器件制造中也非常重要。
例如，锗晶片是电子元件中的核心材料，可用于生产晶体管和光电二极管等。
3. 材料科学单晶材料还可以用于材料科学研究，如研究材料的结构和结构性质等。
4. 超导研究单晶铜氧化物是超导体研究中的重要材料。
单晶铜氧化物具有非常高的超导性能和晶格结构。
5. 生物医学领域单晶材料在生物医学领域中也有广泛的应用。
例如，用单晶硅制作出的基于光学测量和控制的生物芯片，可以应用于生物分析、药物筛选等方面。
总之，单晶材料的制备和应用是材料科学领域中的重要方向。
通过研究单晶材料的制备方法和应用，可以为现代工业和科技进步做出更大的贡献。
单晶制备方法范文
单晶制备方法范文单晶制备是一种重要的晶体制备方法，用于制备高纯度、大尺寸和高质量的单晶材料。
本文将介绍几种常见的单晶制备方法。
1.熔融法熔融法是制备单晶材料最常用的方法之一、该方法首先将原料粉末加入坩埚中，通过加热坩埚使其熔化。
然后，将熔融体缓慢冷却，使其中的原子或分子有足够的时间重新排列成为有序的晶体结构。
最后，通过剖析、切割或溶解等方法得到单晶。
2.水热法水热法是通过在高温高压的水环境中进行晶体生长的方法。
该方法通常使用混合溶液，将试样和溶剂一起装入高压釜中。
随着温度升高和压力增加，试样溶解，晶体逐渐从溶液中生长。
通过控制温度、压力和溶液成分，可以实现单晶的生长。
3.气相输运法气相输运法是通过在高温气氛中使试样在晶界和界面扩散的方法。
首先，将原料制成粉末，然后将粉末放入烧结体中，在高温下加热。
粉末在高温气氛中扩散，形成晶体生长的条件。
最终得到单晶。
4.化学气相沉积法化学气相沉积法是通过在合适的气氛中，使气态反应物沉积到衬底表面上形成单晶的方法。
该方法通常使用低温和大气压或低气压条件下进行。
通常先将衬底加热到合适的温度，然后通过输送反应气体，使气体中的原子或分子在衬底表面沉积，并逐渐形成单晶。
5.溶液法溶液法是通过在适当的溶剂中将试样溶解并逐渐冷却结晶得到单晶的方法。
溶解试样后，通过逐渐控制溶液的温度和溶剂挥发的速度，使溶液中的试样逐渐结晶为单晶。
溶液法适用于生长一些不易用其他方法制备的化合物单晶。
总结单晶制备方法相对复杂，需要仔细选择适合的方法和条件。
除了以上几种常见的方法外，还有其他一些专用的单晶制备方法，例如激光熔融法、分子束外延法等。
单晶制备方法的选择要考虑材料的物化性质、成本和实际需求等因素。
单晶的制备对于材料科学研究和器件制造都具有重要的意义。
单晶制备方法综述
单晶制备方法综述单晶制备是一种制备高质量单晶材料的方法，其单晶结构具有高度的有序性和完整度，具有优异的光学、电学和磁学性能，被广泛应用于光电子、半导体器件、光学器件等领域。
本文将综述几种常用的单晶制备方法。
一、卤素热解法卤素热解法是一种基于卤化物的单晶制备方法。
通常采用溶液法得到溶液，再通过卤素热解使其结晶得到单晶。
这种方法制备单晶材料成本低、效率高，被广泛应用。
例如，用氯化钙和硫酸钾溶液制备氯化钡单晶。
二、溶液法溶液法是一种常见的单晶制备方法，通过溶解物质使其达到过饱和状态，再缓慢降温结晶得到单晶。
这种方法适用于许多无机和有机物质的制备。
例如，用硫酸铈和硝酸铈溶液制备铈酸铈单晶。
三、气相输运法气相输运法是利用气相中的化合物在特定的温度和压力下进行热分解、制备单晶材料。
该方法适用于高熔点、低挥发度的物质。
例如，用二氧化钛和氧气气氛在高温下热分解制备二氧化钛单晶。
四、激光熔融法激光熔融法是利用激光束对材料进行局部加热，使其熔化并在快速冷却过程中形成单晶结构。
这种方法可以制备多组分复合材料和高温高压条件下的单晶材料。
例如，用激光束对熔融硅进行快速凝固制备硅单晶。
五、浸渍法浸渍法是将待制备的单晶物质放入溶液中，通过化学反应或溶液中的成分沉积形成单晶。
该方法可以制备各种复杂结构和复合材料的单晶。
例如，用溶液浸渍法制备钛氧化物纳米线单晶。
六、气相沉积法气相沉积法是通过在基底上以气相形式沉积制备单晶薄膜。
该方法具有高纯度、均匀性好和控制性较高等优点，广泛应用于薄膜材料的制备。
例如，用有机金属气相沉积法制备锗硅单晶薄膜。
七、Zone Melting法Zone Melting法是一种通过电熔和定向凝固制备单晶材料的方法。
在电熔过程中，选定的样品会被部分熔化，然后通过固体-液体界面的移动形成单晶结构。
该方法可以制备大面积的单晶材料。
例如，用Zone Melting法制备硅单晶。
综上所述，单晶制备方法种类繁多，每种方法适用于不同类型的材料和特定的应用领域。
单晶材料的制备
3.在液氮温度附近冷辊轧，然后在640℃退火10s， 并在水中淬火，得到用于再结晶的铝，此时样品 还有2mm大小晶粒和强烈的织构，再通过一温度梯 度退火，然后加热至640℃，可得到约1m长的晶体。
4.采用交替施加应变和退火的方法，可得到宽 2.5cm的高能单晶铝带，使用的应变缺乏以使新晶 粒成核，退火温度为650℃。
晶体生长的目的之一是制备成分准确，尽可能无杂质、无缺陷(包括 晶体缺陷)的单晶体。
晶体生长是一种技艺，也是一门正在迅速开展的科学。
国际上——结晶学 萌芽于17世纪 丹麦学者 晶面角守恒定律
晶体生长大局部工作是从20世纪初期才开始的 1902年 焰熔法 1905年 水热法 1917年 提拉法 1952年 Pfann 开展了区熔技术
四、烧结生长
烧结这个词通常仅用于非金属中晶粒的长大。 烧结就是加热压实的多晶体。
烧结时晶粒长大的推动力主要是由以下因素引 起的：
(1)剩余应变。 (2)取向效应。 (3)晶粒维度效应。〔即利用晶粒大小的差作为
实例：应变退火法制备铝单晶
背景
用应变退火法仔细制备的单晶缺陷较少。由于 铝的堆垛层错能和孪晶晶界能都高，应变退火 法有助于制备无孪生的晶体。取向差小的铝晶 体一般是用应变退火法制备的。
应变退火法制备铝单晶的工艺
1.先在550℃使纯度为99.6%的铝退火，以消 除应变的影响并提供大小符合要求的晶粒， 再使无应变的晶粒较细的铝变形以产生 1%~2%d 的应变，然后将温度从450℃升至 550 ℃ ，按25/d的速度退火。最后在600℃ 退火1h。〔假设初始的晶粒尺寸在0.1mm时， 效果特别好。〕
1、固—固生长方法
单晶制备方法综述
单晶制备方法综述单晶是指物质中具有高度有序排列的晶体，具有优异的物理、化学和电学性能。
单晶制备是实现高性能材料研制和工业应用的重要一环。
本文将综述几种常见的单晶制备方法。
1.液相生长法：液相生长法是最常见的单晶制备方法之一、它基于溶剂中溶解度随温度变化的规律，利用溶剂中存在过饱和度来实现晶体生长。
在溶液中加入适量的晶种或原料，通过恒温、搅拌等条件控制溶液中的过饱和度，使得晶体在液相中逐渐生长。
液相生长法具有适用范围广、成本低廉、晶体尺寸可控等优点，被广泛应用于多种单晶材料的制备。
2.熔体法：熔体法是通过将材料加热至高温使其熔化，然后再进行快速冷却来制备单晶。
熔体法适用于熔点较高的材料，如金属和铁电材料等。
具体实施时，将原料加热至熔点以上，然后迅速冷却至晶体生长温度，通过控制冷却速率和成核条件等参数，使得材料在熔体状态下形成单晶。
熔体法制备的单晶具有高纯度、低缺陷密度等特点。
3.化学气相沉积法（CVD）：化学气相沉积法是将气体、液体或固体混合物送入反应器中，通过化学反应生成气体中的原子或离子，然后在合适的衬底上生长晶体。
CVD法的主要控制参数包括反应原料、反应条件和衬底选择等，通过优化这些参数可以得到高质量的晶体。
CVD法适用于制备半导体晶体、薄膜和光纤等材料。
4.硅热法：硅热法是指通过将石英管内的硅砂与待制备材料在高温下反应，生成有机金属气体，通过扩散至冷却区域后与基片上的晶种接触形成晶体。
硅热法制备的单晶一般适用于高温超导材料、稀土金属等。
5.水热法：水热法是指在高温高压的水热条件下，利用溶液中溶质的溶解度、晶种和反应物之间的反应动力学及溶质活度等热力学因素来实现晶体生长。
水热法适用于很多无机非金属单晶材料的制备，如氧化物、硅酸盐等。
水热法可以自主调控晶体形貌和尺寸等物理性能。
综上所述，单晶制备方法涵盖了液相生长法、熔体法、化学气相沉积法、硅热法和水热法等多种方法。
不同的方法适用于不同的材料，通过合理选择和控制制备条件，可以得到高质量、尺寸可控的单晶材料，应用于各个领域的研究和应用。
单晶材料的制备方法介绍
单晶材料的制备方法介绍单晶材料，指的是具有完全单一晶体结构的材料，其晶粒呈现为整体性完整的晶体。
这种材料的制备方法包括单晶增长法、气相转化法和物理气相沉积法等。
下面将对这些方法进行详细的介绍。
（一）单晶增长法单晶增长法是目前制备单晶材料最常用的方法之一、其主要原理是通过液相或气相中的原料溶液或气体在晶体表面上沉积，并利用材料的热和质量迁移，使晶体逐渐增长，最终形成单晶。
1.液相法液相法是一种常见的制备单晶材料的方法。
其主要过程包括晶种的培养、溶液配制、溶解和淬火等步骤。
首先，选择一个适合的晶种，在高温下使晶种与溶液接触，晶种逐渐增大。
然后，配制溶液，将材料溶解于溶剂中，形成适合生长晶体的溶液。
接下来，将晶种放入溶液中，通过控制温度和溶液浓度等参数，晶体逐渐从溶液中生长出来。
最后，取出晶体并进行淬火处理，使其冷却到室温。
2.气相法气相法是一种通过蒸发气体使晶体逐渐生长的方法。
其主要过程包括晶种选择、反应气体制备、晶种遗忘和生长阶段等步骤。
首先，选择一个合适的晶种，将其放入反应器中。
然后，制备反应气体，根据晶体材料的要求选择适当的气体进行气相反应。
接下来，将反应气体通过外部加热的方式在晶体表面进行蒸发，晶体逐渐生长。
最后，取出晶体并进行后续处理。
（二）气相转化法气相转化法是一种通过气体中的化学反应在晶体表面上形成单晶的方法。
其主要过程包括原料选择、反应条件控制、晶体生长和后续处理等步骤。
首先，选择适合的原料，在高温高压下使其在气氛中发生化学反应。
然后，通过控制反应条件，使得反应物在晶体表面发生转化反应，逐渐形成单晶。
接下来，将晶体取出并进行后续处理，例如清洗和退火等。
（三）物理气相沉积法物理气相沉积法是一种利用物理沉积技术制备单晶材料的方法。
其主要过程包括蒸发源制备、蒸发和沉积等步骤。
首先，制备一个蒸发源，将所需材料放入蒸发源中。
然后，通过加热蒸发源，使其产生气态物质。
接下来，将气态物质从蒸发源中输送到晶体表面，通过沉积在晶体表面上，逐渐形成单晶。
单晶材料制备方法介绍
单晶材料制备方法介绍单晶材料是指具有完全一致的晶体结构的材料，即在整个样品中只存在单一的晶体方向。
单晶材料具有优异的物理、化学、电子、光学等性能，被广泛应用于多个领域，如电子器件、光学元件、能源材料等。
单晶材料的制备方法主要包括凝固法、气相法以及液相法。
1.凝固法凝固法是制备大尺寸、高质量单晶材料的主要方法之一、常用的凝固法有慢凝固法、快凝固法、定向凝固法和浮区法等。
其中，慢凝固法通过缓慢控制合金温度降低，使晶体在凝固过程中缓慢生长，从而获得质量较高的单晶材料。
而快凝固法则是通过快速降温，迫使晶体在短时间内形成，适用于那些高温下易于分解的材料。
定向凝固法则通过控制凝固过程中的温度梯度和晶体生长方向，使晶体逐渐生长并满足特定的晶体取向要求。
浮区法是在材料晶体表面加热、熔化的同时，通过拉伸和旋转晶体生长方向，从而制备出单晶材料。
2.气相法气相法是单晶材料制备中的重要方法之一，包括气相转化法、化学气相沉积法和物理气相沉积法。
气相转化法是指将气体中的单质或化合物通过化学反应转化为单晶材料。
化学气相沉积法则通过在气体流中加入各种反应物，通过化学反应沉积形成单晶材料。
物理气相沉积法是在真空或惰性气氛中通过热蒸发或溅射的方式沉积单晶材料，该方法制备的单晶材料通常具有高纯度和良好的微观结构。
3.液相法液相法是指通过溶液中的各种物质反应生成单晶材料。
常用的液相法有溶胶凝胶法、溶液扩散法和气体溶剂法。
溶胶凝胶法是将适当物质溶液加热、干燥，使溶液中的物质逐渐沉淀，并形成固体凝胶。
再通过热处理，使凝胶转变为单晶材料。
溶液扩散法是将适当物质溶解在溶剂中，通过扩散使得溶液中的物质结晶生长成单晶材料。
气体溶剂法则是将气体作为溶剂，通过高温高压的条件，使溶液中的物质转变为单晶材料。
除了以上几种常见的单晶材料制备方法，近年来还出现了一些新的制备技术，如熔融法、生长法等。
这些方法利用高温高压或者特殊气氛下，通过熔融或生长的方式制备单晶材料。
单晶硅制备方法范文
单晶硅制备方法范文单晶硅是一种高纯度硅的制备方法，也是制造半导体材料、太阳能电池等重要原料的关键步骤之一、下面将详细介绍单晶硅的制备方法。
首先，单晶硅的制备主要有两种方法，分别是气相法和液相法。
一、气相法气相法是制备单晶硅最常用的方法之一1.CVD法（化学气相沉积）化学气相沉积法是通过在高温下，将硅源和载气引入反应器内，使其在催化剂的作用下反应生成单晶硅。
该方法通过控制反应温度、气氛和反应时间等因素，可制备出高纯度、高结晶度的单晶硅。
2.FZ法（浮区法）FZ法是通过在高温下，将硅源放置于石英坩埚中，然后通过加热和旋转坩埚，使熔融的硅缓慢冷却结晶，形成单晶硅。
该方法主要用于制备直径较大的单晶硅，适用于大规模生产。
3.CZ法（凝固法）CZ法是将固态硅源加热熔化，然后将拇指粗的单晶硅晶棒浸入熔融硅液中，通过控制晶体与熔液的温度差和晶体被提拉出的速度，使硅的熔点下部分硅液结晶生成单晶硅。
CZ法制备的单晶硅质量较高，且适用于制备大尺寸和高纯度的单晶硅。
二、液相法液相法是另一种常用的单晶硅制备方法。
1. Bridgman法Bridgman法利用均匀加热的高压石英管，在管中形成一定温度梯度，在高浓度硅溶液中降低温度，使硅溶液凝固并结晶成单晶硅。
通过改变温度梯度的形状和大小，可以控制单晶硅生长的速度和质量。
2. Czochralski法Czochralski法是将硅原料放入铂坩埚中，加热熔化后降低温度，同时在混合气氛下控制坩埚和晶体的旋转速度，使熔融硅逐渐凝固晶化。
通过控制温度、晶体径向和融合下降速度等参数，可以制备出优质的单晶硅。
总结起来，制备单晶硅的气相法主要有CVD法、FZ法和CZ法，而液相法包括Bridgman法和Czochralski法。
这些方法在实际应用中根据需要来选择，以达到要求的纯度、尺寸和结晶度等指标。
随着技术的不断发展，单晶硅的制备方法也在不断改进和完善，以满足不同领域对高质量单晶硅的需求。
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结晶过程： H 0 ， G 0 T Te
过冷度
熔化潜热
T Te 是从熔体中生长晶体的必要条件
水晶具有很高的 Q值和稳定的物理化学性质，是一种很好的压电材料和
光学材料，可用于制作频率控制器代开始了工业化生产。目前人造水晶
及其元器件的产量仅次于单晶硅，名列第二。工艺相当成熟。
发展方向：大尺寸、高品质、高纯度。
——低温固体相，不能用熔体法生长、气相法生长！
4、常用的矿化剂
碱金属及铵的卤化物
碱金属的氢氧化物 弱酸（H2CO3, H3BO3, H3PO4, H2S)及与碱金属形成的盐类 强酸的盐类
无机酸类
其中碱金属的卤化物和氢氧化物是应用较广的矿化剂。 一般地，增加矿化剂的浓度，能提高晶体的溶解度及生 长速率。 选择适当的矿化剂和溶液浓度是水热法生长晶体首先要 解决的问题
2、溶解度
水热法生长晶体关键技术
3、多孔隔板（缓冲器）
调节生长系统中的溶液对流或质量传输状态，使两区
温差增大，提高晶体的生长速率。
而且还能使整个生长区达到比较均匀的质量传输状 态，使生长区上下部晶体的生长速率相接近。 缓冲器的合理设计是水热法生长晶体的关键工艺之一。
水热法生长晶体关键技术
水热法生长晶体关键技术
1、溶剂填充度
初始填充度：指室温下装釜时溶剂的初始容积和高压釜 内的有效容积之比。釜中的液相填充度与温度有关。 在人造水晶的生长中，通过增加填充度来提高生长速率 与改善晶体质量。
晶体在水热溶液中的溶解度随系统的温度、压力的不同 而不同，并与溶剂（矿化剂）的种类及其浓度有关。
详细记录，因而没有找到重复生长大单晶的工艺条件。
水热法的快速发展
二次世界大战后，作为战略物资的天然压电水晶紧缺，
研究水热法合成水晶。
水热法生长过程的特点
1）在压力和气氛可以控制的封闭系统中进行的； 2）生长温度比熔融和熔盐等方法低得多； 3 ）生长区基本上处在恒温和等浓度状态，且温度 梯度很小；
ZnO水热生长条件
高压釜：Pt作衬里，防止高压釜内表面的杂质离子进入; 矿化剂：LiOH(1mol/l) + KOH(3mol/l)溶液; ZnO多晶原料：下部溶解区; 籽晶：用铂丝悬挂在生长区; 温度：300-400oC; 压力：80-100MPa;
Pt inner container: 200mm inner diameter and 3m length
难熔化合物 在熔点极易挥发 或由于在高温时变价或有相变的材料 非同成分熔融化合物（熔化之前分解）
助熔剂由于生长温度低，对这些材料的生长却显示出独特
X熔体生长
的能力。
3.3.3 助熔剂法
缺点： 1） 晶体生长速率慢，（0.x-xmm/d) 周期长（十几天几十天）； 2） 助熔剂可能含有杂质离子，有时助熔剂离子也可 能进入晶体，影响晶体质量； 3） 有些助熔剂含有不同程度的毒性，其挥发物常常 腐蚀和污染炉体，并对人体造成损害。
容器内部因上下部分的温差而产生对流，将高
温溶解区的饱和溶液带到低温区形成过饱和溶
液，溶质在籽晶上析出生长晶体。
冷却析出部分溶质后的溶液又流向下部，溶解
培养料；
如此循环往复，使籽晶得以不断生长。
温差水热法结晶的必要条件
a. 在高温高压的某种矿化剂的水溶液中，能使晶体原料具 有一定值（ 1.5-5%) 的溶解度，并形成稳定的所需的单一 晶相。 b. 有足够大的溶解度温度系数，在适当的温差下能形成足 够大的过饱和度而又不产生过分的自发结晶。 c. 具备适于晶体生长所需的一定切型和规格的籽晶。 d. 溶液密度的温度系数要足够大，使得溶液在适当的温差 条件下具有引起晶体生长的溶液对流和溶液传输。 e. 备有耐高温高压抗腐蚀的容器。
测 定 了 水 晶 在 纯 水 、 及
NaOH，Na2CO3 溶液中的溶 解度。
水晶在纯水、NaOH ,Na2CO3 溶液中 的溶解度与温度、填充度的关系
水晶生产的一般条件：
溶解区温度：360-380oC；
生长区温度：330-350oC；
压力：110-160MPa 矿化物：1mol/L左右的Na2CO3和NaOH； 添加剂：LiF, LiNO3或Li2CO3；（破坏吸附层，改善
2）生长过程很难实时观察； 3）生长速率慢，周期长。（50天~3个月）
水热法生长过程的分类
与水溶液生长相似，先将原料溶解， 再用降温法或温差法得到过饱和溶液， 使晶体生长。
一般采用温差水热法，是依靠容器内的溶
液维持温差对流而形成过饱和状态。
温差水热法
高压釜：密封的厚壁金属(合金钢)圆筒;
水热法生长晶体关键技术
5、培养料与籽晶（水热法生长晶体的主要原材料）
来源：天然晶体（生长人造水晶） 用其他方法生长的晶体材料（红宝石—焰熔法 KTP—熔盐法） 要求：纯度高，99.9%以上。
籽晶无宏观缺陷、位错密度低。
籽晶的取向：由于晶体的各向异性，不同生长方向上的晶体 的生长速率差别很大。
水热法生长晶体关键技术
6、生长区温度与温差
当高压釜上、下温差一定时，生长区温度越高，生长速
率越大。如果生长速率过大，在晶体生长的后期会因料
供不应求而出现裂隙。
温差大小直接影响溶液对流速率和过饱和度的高低，温
差越大，生长速率就越高。温差过大会造成晶体包裹物 增多，透明性变差。
水热法生长晶体实例
3.3.3 助熔剂法
——又称高温溶液法、熔盐法。 ——在高温下从熔融盐熔剂中生长晶体的方法。 利用助熔剂法生长晶体的历史已近百年，现在用助熔剂生长 的晶体类型很多，从金属到硫族及卤族化合物，从半导体材 料、激光晶体、光学材料到磁性材料、声学晶体，也用于生 长宝石晶体。 基本原理： 将晶体原料在高温下溶解于低熔点的助熔剂中 形成饱和溶液，然后通过缓慢降温或在恒定温度下蒸发熔剂 等方法，使熔融液处于过饱和状态，从而使晶体自发结晶或 在籽晶上生长的方法。 助熔剂通常为无机盐类，故也被称为熔盐法。
及矿化剂存在的条件下，在水中的溶解度明显增大，此类材料可用 水热法生长。
生长晶体——水晶、刚玉、氧化锌以及一系列的硅酸盐、钨酸盐和
石榴石、KTP(KTiOPO4)等上百种晶体。
水热法发展历史
用水热法生长晶体的开创性工作是 1905年意大利人 Spezia生长石英晶体的成功尝试。
在天然晶种上生长了5mm的人工水晶（6个月）。 对水热过程中各种反应的本质了解很少，实验数据又未
上部生长区—籽晶，下端高温区—原料。
釜内填充物:一定容量和浓度的矿化剂溶液
作为溶剂介质。 多孔隔板—溶解区和生长区之间。
依靠容器内的溶液维持温差对流而形成过饱
和 状 态 。 液 下 边 热 、 上 边 冷 。 温 度 ： 2001100oC，压力：200-10000atm。
水热法生长过程
生长条件： P—304 MPa (3000大气压） T—850-600℃ 晶体尺寸：线度约10mm，直径：15mm.
优点：
3.3.3 助熔剂法
1）适用性很强。对某种材料，只要能找到一种适当的助
熔剂或助熔剂组合，就能用此方法将这种材料的单晶生 长出来，而几乎对于所有的材料，都能找到一些相应的 助熔剂或助熔剂组合。 2）生长温度低。
T熔体 T凝固点，熔体凝固为固体（多晶）。 基本原理：将生长晶体的原料熔化，在一定条件下使之 凝 固，变成单晶。 固液相变：A(l)A(s)，熔体在受控制的条件下的定向凝 固过程；生长过程是通过固-液界面的移动来完成的。
具有以下特点的材料不能用熔体法生长：
1、材料在熔化前分解； 2、熔点太高以至在实验上不能实现；
助熔剂的选择
助熔剂实际上即为溶剂，只是溶解的温度高。
1、要求：首先其自身的熔点要低，能溶解所需溶质。
2、选择原则：
（1）对晶体材料必须有足够大的溶解度（10-50wt%)，同时在生长
温度范围内还应具有适当的溶解度温度系数；
（2）在尽可能大的温度、压力等条件范围内与溶质的作用应是可逆
的，不会形成稳定的其他化合物，而所要的晶体是唯一稳定的物相。
3、材料在熔化前升华或其蒸汽压太高；
4、晶体生长和降温过程中发生有害的相变。
光折变晶体BaTiO3（立方相）
183 K 278 K 393 K 1733 K 三方 单斜 四方 立方 六方
熔体生长的一般原理
结晶过程的驱动力
熔体 吸收热量 （加热）——熔化潜热 熔体 结晶固体 释放热量，降低系统的自由能 固液两相之间自由能的差值G是结晶过程的驱动力。 吉布斯自由能可表示为：G = H -T S 固液平衡时，T = Te, 两相之间自由能的差值为零，即 G = （Hs -Te Ss) - （Hl -Te Sl) = 0 则， S = H /Te 当温度不是平衡温度时， G = H -T S = H ( Te – T) / Te = H T/ Te= -(L/ Te)* T
（3）助溶剂在晶体中的固溶度应尽量小。为避免助熔剂作为杂质进
入晶体，应选用那些与晶体不易形成固溶体的化合物作为助熔剂。
（4）粘滞性小——有利于溶质的扩散，提高完整性。
助熔剂的选择
（5）低熔点、高沸点；——以便有较宽的生长温度区间。 （6）具有很小的挥发性、毒性和腐蚀性；避免对人体、坩埚和环境
造成危害和污染。
（7）熔融状态下，比重应与结晶材料相近。有利于上下浓度均一。