晶体生长原理与技术课程教学大纲
1 晶体生长原理与技术 课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称、所属专业、课程性质、学分； 课程名称：晶体生长原理及电化学基础 所属专业：金属材料物理学 课程性质：专业方向选修课， 学位课，必修环节 学分： 4 学时： 72 （二）课程简介、目标与任务；
课程简介：本课程将在绪论中，对人工晶体生长的基本概念，研究范畴，研究历史和晶体生长方法分类等基本概念进行简要介绍。然后分4篇进行论述。第一篇为晶体生长的基本原理，将分5章，对晶体生长过程的热力学和动力学原理，结晶界面形貌与结构，形核与生长的动力学过程进行描述。第二篇为晶体生长的技术基础，将分3章，对晶体生长过程的涉及的传热、传质及流体流动原理，晶体生长过程的化学原理和晶体生长过程控制涉及的物理原理进行论述。第三篇为晶体生长技术，将分4章对熔体生长、溶液生长、气相生长的主要方法及其控制原理进行论述。第四篇，晶体的性能表征与缺陷，将分2章，分别对晶体的结构、性能的主要表征方法，晶体的结构缺陷形成与控制原理进行论述。 目标与任务：掌握晶体生长的基本物理原理，学会将基本物理知识运用与晶体生长过程分析讨论。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接； 修完普通物理学及四大力学课程、固体物理课程后才可学习该课程，该课程向前联系基本物理知识的运用，向后衔接研究生科学研究中遇到的实际结晶学问题。
（四）教材与主要参考书。 教材两本： 《晶体生长原理与技术》，介万奇，北京：科学出版社，2010 参考书： 《晶体生长科学与技术》[上、下册]，张克从，凝聚态物理学丛书，北京：科学出版社，1997 《人工晶体：生长技术、性能与应用》，张玉龙，唐磊，化学工业出版社，2005 《晶体生长基础》，姚连增，中国科学技术大学出版社，1995 1
《晶体生长的物理基础》，闵乃本，上海科学技术出版社，1982 （五）主讲教师。 主讲：王君 教师梯队：闫徳，耿柏松，卓仁富，吴志国
二、课程内容与安排 绪论（1学时） 交代本课程的主要内容，讲授方式，学生需要掌握和了解的内容，与已经学过的课程的相关性，在后续的学习中的地位和作用。 第一篇 晶体生长的基本原理 第1章 晶体 1.1 晶体的基本概念 1.1.1 晶体的结构特征 1.1.2 晶体结构与点阵 1.1.3 晶向与晶面 1.1.4 晶体的结构缺陷概述 1.2 晶体材料 1.2.1 常见晶体材料的晶体结构 1.2.2 按照功能分类的晶体材料 1.3 晶体生长技术的发展 1.4 晶体生长技术基础及其与其他学科的联系 （一）教学方法与学时分配 课堂讨论，3学时 （二）内容及基本要求 主要内容：晶体的基本结构及表示方法，晶体中常见的缺陷及产生，常见晶体结构及材料。 【重点掌握】：晶体中的缺陷及晶体结构。 【掌握】：常见晶体结构即材料。 【难点】：晶体缺陷。 第2章 晶体生长的热力学原理 2.1 晶体生长过程的物相及其热力学描述 1
2.1.1 气体的结构及热力学描述 2.1.2 液体的结构及热力学描述 2.1.3 固体的结构及其热力学参数 2.1.4 相界面及其热力学分析 2.1.5 晶体生长的热力学条件 2.2 单质晶体生长热力学原理 2.2.1 单质晶体生长过程中的热力学平衡 2.2.2 液相及气相生长的热力学条件及驱动力 2.2.3 固态再结晶的热力学条件 2.3 二元系的晶体生长热力学原理 2.3.1 二元合金中的化学位 2.3.2 液-固界面的平衡与溶质分凝 2.3.3 气-液及气-固平衡 2.4 多组元系晶体生长热力学分析 2.4.1 多元体系的自由能 2.4.2 多元系结晶过程的热力学平衡条件 2.4.3 相图计算技术的应用 2.5 化合物晶体生长热力学原理 2.5.1 化合物分解与合成过程的热力学分析 2.5.2 复杂二元及多元化合物体系的简化处理 2.5.3 化合物晶体非化学计量比的成分偏离与晶体结构缺陷 2.5.4 熔体中的短程序及缔合物 （一）教学方法与学时分配 课堂讨论及讲授，8学时 （二）内容及基本要求 主要内容：描述不同结构的热力学参数，晶体生长的热力学条件，单质、合金、多元晶体
生长的热力学原理。 【重点掌握】：单质及二元合金生长的热力学条件。
【掌握】：多元合金生长热力学条件分析过程。
【难点】：晶体生长的热力学原理。 1
第3章 晶体生长的动力学原理 3.1 结晶界面的微观结构 3.1.1 结晶界面结构的经典模型 3.2 结晶界面的原子迁移过程与生长速率 3.3 晶体生长的本征形态 3.3.1 晶体生长形态的热力学分析 3.3.2 晶体生长形态的动力学描述 （一）教学方法与学时分配 （一）教学方法与学时分配 课堂讨论，4学时 （二）内容及基本要求 主要内容：晶体界面的结构及模型，晶体生长时界面原子的迁移过程及晶体的生长速率，
晶体生长的形态与界面微观结构及生长热力学分析和动力学描述。 【重点掌握】：晶体生长过程中原子的迁移过程及生长热力学和动力学。
【掌握】：结晶界面的微观结构及生长形态。
【难点】：晶体生长的动力学过程。
第4章 实际晶体生长形态的形成原理 4.1 晶体生长驱动力与平面结晶界面的失稳 4.2 枝晶的形成条件与生长形态 4.3 枝晶阵列的生长 4.3.1 Hunt模型 4.3.2 KurZ-Fisher模型 4.3.3 Lu-Hunt数值模型 4.4 强各向异性晶体强制生长形态 4.5 多相协同生长 4.5.1 亚共晶生长 4.5.2 共晶生长 4.5.3 偏晶生长 1
4.5.4 包晶生长 （一）教学方法与学时分配 课堂讨论及讲授，8学时 （二）内容及基本要求 主要内容：晶体生长形态及模型原理，晶体生长形态与相图的关系。 【重点掌握】：晶体生长形态的模型及生长形态与相图的关系。 【掌握】：二元合金相图。 【难点】：晶体生长形态的形成原理。
第5章 晶体生长过程的形核原理 5.1 均质形核理论 5.1.1 熔体中的均质形核理论 5.1.2 气相与固相中的均质形核 5.1.3 均质形核理论的发展 5.2 异质形核 5.2.1 异质形核的基本原理 5.2.2 异质外延生长过程中的形核 5.3 多元多相合金结晶过程中的形核 5.3.1 多组元介质中的形核 5.3.2 多相形核过程的分析 5.4 特殊条件下的形核问题 5.4.1 溶液中的形核 5.4.2 电化学形核 5.4.3 超临界液体结晶过程中的形核 （一）教学方法与学时分配 课堂讨论及讲授，8学时 （二）内容及基本要求
主要内容：均匀形核、非均匀形核，多组元合金的形核及特殊条件下的形核 。 【重点掌握】：晶体形核的热力学原理。 1
【掌握】：特殊条件下的形核。 【难点】：晶体生长形态的形成原理。
第二篇 晶体生长的技术基础 第6章 晶体生长过程的传输问题 6.1 晶体生长过程的传质原理 6.1.1 溶质扩散的基本方程 6.1.2 扩散过程的求解条件与分析方法 6.1.3 扩散系数的本质及其处理方法 6.1.4 晶体生长过程扩散的特性 6.1.5 多组元的协同扩散 6.1.6 外场作用下的扩散 6.2 晶体生长过程的传热原理 6.2.1 晶体生长过程的导热 6.2.2 晶体生长过程的辐射换热 6.2.3 晶体生长过程的对流换热与界面换热 6.2.4 晶体生长过程温度场的测控方法与技术 6.3 晶体生长过程的液相流动 6.3.1 流动的起因与分类 6.3.2 流体的黏度 6.3.3 流体流动的控制方程 6.3.4 流体流动过程的求解条件与分析方法 6.3.5 层流与紊流的概念及典型层流过程分析 6.3.6 双扩散对流 6.3.7 Marangoni对流 （一）教学方法与学时分配 课堂讨论，8学时 （二）内容及基本要求
主要内容：晶体生长过程中的扩散问题、导热问题、流动问题 。 【重点掌握】：晶体生长过程的扩散及生长热力学。
【掌握】：导热及液体流动对晶体生长的影响。 1
【难点】：晶体生长的扩散及热力学
第7章 晶体生长过程中的化学问题 7.1 晶体生长过程相关的化学原理 7.1.1 晶体生长过程的化学反应 7.1.2 物质的主要化学性质和化学定律 7.1.3 化学反应动力学原理 7.1.4 化学反应过程的热效应 7.1.5 化学反应的尺寸效应 7.1.6 晶体生长过程的其他化学问题 7.2 原料的提纯 7.2.1 气化－凝结法 7.2.2 萃取法 7.2.3 电解提纯法 7.2.4 区熔法 7.3 晶体生长原料的合成原理 7.3.1 熔体直接反应合成 7.3.2 溶液中的反应合成 7.3.3 气相反应合成 7.3.4 固相反应合成 7.3.5 自蔓延合成 （一）教学方法与学时分配 课堂讨论，8学时 （二）内容及基本要求
主要内容：晶体生长过程中的一些与化学相关的反应、定律及原理，原料的提纯及合成原
理。 【重点掌握】：晶体生长过程中的化学问题。 【掌握】：原料的提纯及合成原理。 【难点】：晶体生长中的化学问题。
第8章 晶体生长过程物理场的作用 8.1 晶体生长过程的压力作用原理
晶体生长_精品文档
对于玻璃聚合物, ΔT增加, 扩散系 数减小, DL/DLM起主导作用, ΔT增 加、I 增加。当DL到达极大值后减小, 则I减小, 一直到零。
2.均匀形核理论与实验结果的比较
50年代初，Turnbull等人作了实验，发现 Φ ~10μm的金属液滴的ΔT大约为TM（K）的
18%~20%左右。
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。
近似认为凝固时, ΔH、 ΔS与温度无关, 则
ΔGV= ΔH-T ΔS= ΔH-（ΔH/TM）T
= ΔH（1-T/TM）= ΔH[(TM-T)/TM]
= ΔHΔT/TM
ΔH为凝固潜热, 由系统放出, 为负值, 单 位为J/mol。
显然, 过冷度越大, 即凝固的驱动力越大。
单位体积的ΔGV=LΔT/ TM , L为相变潜热(KJ/mol)。
• 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
致密度低的晶体, 液态的密度略高于固体, 如 Si, Ge。
一般认为，在液体中会存在一些大小不等、 随机取向的短程有序原子团。原子团内部排列象 晶体那样有规则，原子团间有一定的自由空间， 随能量起伏，这些原子团时而形成，时而变大， 时而变小以致消失。
由热力学，一定温度下不同大小原子团的 相对数目为: .
第二编 相 变 与 相 图
第五章 晶体生长
晶体材料基础第九讲 晶体生长方法
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二、溶液中晶体生长的平衡
1、平衡和结晶过程的驱动力
平衡
可把晶体生长看成是多相化学反应。
当固体物质A在溶剂中溶解并达到饱和时，可用下述化学平 衡方程式描述：
A固 A溶液
K = [a]e [a]e(s)
平衡常数
饱和溶液中的平衡活度 固相中的平衡活度
通常选取标准状态，使固体物质的活度等于1，此时， K = [a]e
4
A、水溶液生长
从海水中提取食盐就是水溶液生长晶体最简单的例子。 ——用日晒蒸发让NaCl从海水中自发形成晶核，随意生长。
要获得光学质量好、尺寸大的单晶，就必须严格控制晶体的生长速度， 使构成晶体的离子严格按照其点阵结构各就各位地进行排列，形成结构 完整的晶体，
就必须掌握溶质在水中的溶解度及溶解度随温度的变化，并在溶液中放 上一个或几个籽晶，使溶质在籽晶上析出，慢慢地沿着一定的结构方向 生长。
过程。
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1897年Ostwald首先引入“不稳过饱和”和“亚稳过饱和” 的概念。
他把在无晶核存在下能自发析出固相的过饱和溶液称为 “不稳过饱和”溶液；
而把不能自发析出固相的过饱和溶液称为“亚稳过饱和” 溶液。
随后，Miers 对自发结晶和过饱和度之间的关系进行了广 泛的研究。发现：在溶解度曲线上方还有一条溶液开始自 发结晶的界限，称为过饱和曲线。
措施使溶液达到过饱和状态，使晶体在其中生长。 水溶液生长
分
水热法
类
高温溶液法 （助熔剂法、熔盐法）
生长条件
压力
温度
溶剂
水溶液生长 水热法
高温溶液法
常压
低温( <100oC)
高压(200-10000atm) 高温(200-1100oC)
7 晶体生长技术
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3. 控制晶体生长
在生长过程中要让溶液自始至终处于业稳区并保持适当的 过饱和，须控制好降温速度和蒸发速率。
决定降温速率的工艺因素是：
a）晶体允许的生长的速度。
b）溶解度温度系数
c）溶液体积（V）和晶体生长表面积（S）之比
4. 晶体的取出:
晶体生长完毕后，降至室温后方可把晶体取出，以防温差 过大引起晶体开裂。
含量超过饱和时溶质含量的溶液叫过饱和溶液，其特点是不稳定，
如加小粒溶质或振动，过饱和溶液中将发生析晶，过饱和溶液将逐 渐变为饱和溶液。
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溶液法生长晶体的先决条件：溶液达过饱和才能形成晶核
过饱和度比亚稳 区大，自发成核。 浓 度 C △C 不稳区
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三、影响晶体生长的因素
1.溶剂（矿化剂）的性质和浓度
溶剂（矿化剂）的作用：
① 使结晶物质有比较大的溶解度和溶解度温度系数。
② 矿化剂能与结晶物质形成络合物。
③ 矿化剂种类对晶体质量和生长速度有较大影响。 矿化剂浓度对晶体生长的影响： ① 矿化剂浓度较小时，生长速度正比于矿化剂浓度； ② 矿化剂浓度超过一定值，生长速度反比于矿化剂浓度。
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7.3 水热法生长
一、水热法生长原理
大气条件下难溶于水的物 质在高温高压下进行水溶解， 使之形成具有适当过饱和度的 溶液，从而实现在高温高压溶 液中的晶体生长，亦称为高温 溶液法。水晶须采用水热法进 行生长。
材料化学晶体生长技术
（2）籽晶外形的选择：
在原则上，晶体的任一部分都可作为籽 晶．晶体在溶液中生长时，各自然面一般都得到 发展，呈现出较完整的外形。
由于晶体生长的各向异性，一个完全由自然 面所包围的小晶体，并不一定是最合适的籽晶．
籽晶应根据所培养晶体的生长习性，选择最 有利的形式．
a. 对于在各个方向都较均称地生长的晶体(如 NaNO3)，宜采用“点”状籽晶．
——将欲生长晶体的原料熔化，然后让熔体达到一定的 过冷而形成单晶
从熔体中生长单晶的最大优点在于：
熔体生长速率大多快于溶液生长、晶体的纯度和完整性高
• 提拉法 • 坩埚下降法 • 区熔法 • 焰熔法 • 液相外延法
Chapter5 Preparation of Materials
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5.1.1.1 提拉法
b. 对于在某一方向上生长较慢的晶体，最好采用平 行该方向的“杆状”籽晶．例如硫酸甘氨酸 [(NH2CH2COOH)3•H2SO4, TGS）晶体z向生长 较慢，采用z向杆状晶种可提高长成晶体的利用 率
c. 对于主要在一个方向上生长的晶体，则应选取截 面垂直该方向的片状籽晶．
注意：
除了同种物质的籽晶外，有时也可使用结构 和成分都很相似的同形晶体作籽晶． 如用KDP (KH2PO4)作籽晶可以在DKDP(KD2PO4)的过饱 和溶液中生长DKDP晶体． 但由于结构上的微 小差别而引起的晶格失配会在晶体中造成应 力．
Nd:YAG单晶体
Cr4+:YAG单晶体
Er:YAG单晶体 Nd:YVO4单晶体
Nd:YLF单晶体
KTP单晶体
MgF2单晶 体
Nd : Ce : YAG单晶体
Ti:Sapphire单晶体 YAG单晶体
南京大学晶体生长课件Chapter晶体生长动力学演示文稿
47种几何单形
• 一般说来，对于一个单形的描述，要注意晶面的数目、形状、 相互关系、晶面与对称要素的相对位置及单形的横切面等。
• 单形的晶面数目、形状（包括晶面、横切面的形状）常是命名 的主要依据。
• 记住一些单形名称的方法:
• 1、面类
等轴晶系：
2、柱类
1、四面体组
3、单锥类
2、八面体组
4、双锥类
and c are the FFT patterns of the corresponding HRTEM images, and inset in Fig. d is the SAED pattern taken from the [010]-zone axis. The {100} and (101) facets are indicated in Fig. c, and surface steps lying on the {100} planes are indicated in Fig. d.
第三十三页，共126页。
第三十四页，共126页。
HRTEM images of a single ZnZrO3 particle from the ZnZrO3 powders synthesized at different Zn/Zr molar ratios. (c) Zn/Zr = 3.0, and (d) Zn/Zr = 4.0. Insets in Figs. a
第五页，共126页。
第六页，共126页。
假想的某晶体截面图
在晶体中任意给定晶面（hkl）的生长速 度（在其垂直方向上的移动速率）Rhkl 与
该晶面的原子层间距 dhkl 成反比
第七页，共126页。
第八页，共126页。
晶体生长科学和技术应用节课
因此，真空中分子之间碰撞频率很低，分子与固 体表面碰撞的频率极低。单位面积上气体分子
碰撞频率ν与压强p的关系为：
3.51022 p
MT
式中M和T分别为气体分子的分子量（单位： g）和温度（单位：K）。
所以，在普通高真空，例如10-6 Torr时，对于 室温下的氮气，ν=4.4×1014分子/cm2 •S，如 果每次碰撞均被表面吸附，按每平方厘米单 分子层可吸附5×1014分子个分子计算，一个 “干净”的表面只要一秒多钟就被覆盖满了； 而在超高真空10-9 Torr 或10-11 Torr 时，由同 样的估计可知“干净”表面吸附单分子层的 时间将达几小时到几十小时之久。
化学气相沉积法
✓ 化学气相沉积种类： 1. 常压化学气相沉积 APCVD 2. 低压化学气相沉积 LPCVD 3. 等离子学气相沉积 PECVD 4. 微波等离子增强化学气相沉积 MWPECVD 5. 金属有机化学气相沉积 MOCVD 6. 热丝化学气相沉积 HW-CVD 7. 射频等离子体增强化学气相沉积 RF-PCVD
✓ 大气(1×103mbar): 0.94×10-5 cm； ✓ 低真空(10-2mbar): 0.94×100 cm； ✓ 高真空(10-6mbar): 0.94×104 cm； ✓ 超高真空(10-10mbar): 0.94×108 cm；
CO分子:λ=2.25×1014/n(cm)
真空的基本特点
制备薄膜所需要的物质和掺杂剂等放入蒸发源的坩埚内， 加热使物质熔化(升华)，产生相应的分子束，为了控制外延 膜生长，每个蒸发源和衬底之间都单独装有挡板(快门)，可 瞬时打开与关闭，从而控制蒸发速率以获得成分均匀的合 金膜；还可以周期性地改变膜的成分以制备超晶格材料(如 GaAs/ GaAlAs)等；
晶体生长实验教案设计
晶体生长实验教案设计引言晶体生长实验是一种物理实验，可以通过观察晶体的生长过程并记录了解晶体的形成规律和结构。
它在研究材料科学、物理学、化学和地质学等领域具有广泛的应用价值。
本文将介绍一篇关于晶体生长实验教案设计的文章。
实验目的通过本实验，学生能够了解晶体结构、组成、生长规律等基本知识，掌握晶体生长过程中各种条件变化对其作用的基本原理和方法，并提高学生观察力、分析力和实验技能。
实验原理及步骤实验原理：晶体生长是驱动力和能源相互作用下的物质结构演化过程。
晶体的生长速度、晶面形态和拓扑关系等信息是晶体生长过程的重要参数和指标。
实验材料：氨水、碳酸钠、硫酸铜、滤纸、试管、加热板、显微镜、烧杯等。
实验步骤：1.氨水和碳酸钠按一定比例混合，制备出透明的碱性溶液。
2.将硫酸铜溶液加入碱性溶液中，产生沉淀，接着沉淀逐渐生长成晶体。
3.将沉淀均匀涂抹在滤纸上，并在加热板上缓慢升温，使晶体缓慢升温。
4.随着升温过程的进行，晶体逐渐生长并变得更加透明。
5.观察晶体的生长规律和结构，使用显微镜进行观察和记录。
实验注意事项1.在实验过程中要注意安全，避免接触有害物质和高温等情况。
2.手部动作要轻柔，以避免对晶体生长的影响。
3.实验后要及时清理实验设备和材料。
4.在记录实验结果和观察晶体时，可以使用相机、显微镜和其他设备进行辅助观察和记录。
实验结果通过实验，我们可以看到晶体在成长的过程中逐渐变得更加透明，同时晶体结构逐渐变得更加有序和稳定，形成一定的晶面形态和拓扑关系等信息。
这些变化在显微镜下都能够清晰地观察到。
实验评价本实验的设计合理、操作简单易学，通过观察实验现象的变化，可以帮助学生理解晶体的基本知识和原理，提高学生观察力、分析力和实验技能。
不过，在实验过程中需要注意安全和操作规范，避免对晶体的生长和结构产生干扰。
此外，在实验记录和数据处理方面也需要给予学生指导和帮助。
晶体生长Chapter 晶体生长理论课件
晶体生长Chapter 晶体生长理论
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布拉维法则 （ Law of Bravais ）
晶体上的实际晶面往往平行于面网密度大的面网 。
根据：晶体上不同晶面的相对生长速度与网面上结点的 密度成反比。为什么？
§ 面网密度大—面网间距 大—对生长质点吸引力 小—生长速度慢—在晶形 上保留
§ 面网密度小—面网间距
晶体上所有晶面的表面能之和最小的形态最稳定（晶体生 长的平衡形态应具有最小表面能）
n
σi Si＝最小
i 1
优点：从表面能出发，考虑了晶体和介质两个方面。但是由
于实际晶体常都未能达到平衡形态，从而影响了这一原理实
际应用。
晶体生长Chapter 晶体生长理论
7
Gibbs-Wulff晶体生长定律，把周围介质看成是均匀一致, 各个晶面的表面 自由能取决于晶体内部结构面网密度, 面网密度大的晶面, 表面自由能小, 生 长速度慢, 在晶体最终形态中显露，这实质上与Bravais法则是完全一致的。
生长理论重点讨论晶体与环境的界面形态在晶体生长过程中的作用，力求从界面 处物理化学特性来诠释晶体生长的动力。
界面结构模型及生长动力学 所谓界面是指在热力学系统中两相共存的分界面晶体生长过程可看作是生长
界面不断推移的过程研究界面微观结构, 对于认识晶体生长过程是十分关键的, 经 典的四种界面结构模型是：
晶体中心的台阶
晶体中心的台阶
晶体生长Chapter 晶体生长理论
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（2）非完整光滑界面模型（F.C. Frank, 1949）：1949年F．C．Frank提出， 晶体是理想不完整的，其中必然存在位错。一个纯螺型位错和光滑的奇 异面相交，在晶面上会产生一个永不消失的台阶源，在生长过程中，台 阶将逐渐变成螺旋状，使晶面不断向前推移。
晶体生长技术
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其它体块晶体的生长方法及实例： 水热法（Hydrothermal method）
➢ 高 质 量 低 位 错 密 度 的 石 英 晶 体 （ Vniisims/Russia and Sawyer/USA)；ZnO
高温溶液法（High-temperature solution growth）
成核控制 生长速率 直径控制
不仅可以用无坩埚过程培养出籽晶， 而且可生长出质量较好的单晶。
1902年，开始工业晶体生产—红宝石和蓝宝石。
多年以来，这种生长方法不断改进，原理没有改变。
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Stages of flame-fusion (Verneuil) growth of ruby
熔体中提拉出低熔点的金属纤维。但他从来没想到进行从熔 体中提拉出晶体的研究。
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1949 年 ， 在 International Crystal Growth Meeting in Bristol UK，没有提到 Czochralski 法。
随着晶体管的发现，对半导体单晶（锗）的需求增大。
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§3.1 晶体生长方法的发展
❖ 1890年，法国科学家Verneuil（维尔纳叶）发明了焰熔法。 (flame-fusion growth method, Verneuil method) ——用于生长红宝石和蓝宝石晶体（熔点2000oC）。 Verneuil——founder of crystal growth technology. 无坩埚生长过程，设备简单。
主要用于在手表工业和仪器仪表工业中 作轴承用。
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合成星光红宝石
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化学九年《晶体的生长》课件
※ 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
1.降温法 2.流动法 3.蒸发法 4.凝胶法 5.水热法
※ 溶液中生长晶体
※ 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
• 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。
谢谢！
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• 图示
循环流动育晶装置 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。