材料的制备方法单晶材料幻灯片.pptVIP

* 缺点： a 一般要用坩埚做容器，导致熔体有不同程度的污染； b 当熔体中含有易挥发物时，则存在控制组分的困难； c 不适用于对于固态下有相变的晶体。 设计合理的生长系统，精确而稳定的温度控制，熟练的操作 技术，是获得高质量晶体的重要前提条件。 * 4.3.5 区域熔化技术 体系由晶体、熔体和多晶体原料三部分组成； 体系中存在着两个固-液界面，一个界面上发生结晶过程，而两一个界面上发生多晶原料方向的熔化过程，熔融区向多晶原料方向移动； 熔区体积不变，不断地向熔区中添加原料； 生长以晶体的长大和多晶原料的耗尽而结束； 包括：水平区熔法，浮区法，基座法和焰熔法。 特点： * 1. 水平区熔法（1952年） 水平区熔法晶体生长装置示意图 特点： 减小了坩埚对熔体的污染（减小了接触 面积） ，降低了加热功率；区熔过程 可反复进行，从而提高晶体的纯度或使 掺质均匀化。 水平区熔法与坩埚移动法大体相似，但水平区熔法的熔区 被限制在一个狭小的范围内，绝大部分材料处于固态。 熔区沿着料锭由一端向另一端缓慢移动，晶体生长过程也就逐渐完成。 主要用于材料的物理提纯，但也 常用来生长晶体。 * 浮区法技术要点如下： （1）将多晶料棒紧靠籽晶。 （2）射频感应加热结合区，造成一个溶化区域并使籽晶微熔。 （3）将熔化区缓慢地向下移动，同时单晶逐渐长大，熔化区的稳定依靠其表面张力来维持。 * 4.7 其他晶体生长方法——焰熔法 这种方法又称维尔纳叶（Verneuil）法， 维乐纳叶法，是一种用火焰把原料熔化而进行晶体生长的方法。也就是用适宜组分的细粉末落入烈焰中熔化，然后固化形成单晶的一种较简单生产工艺。它属于由熔体中生长晶体的方法。 原料制备所用的原料是以纯净，颗料均匀，高分散，具有适当的的堆积密度和流动性好的粉末村料，如生产合成刚玉宝石，则用r-Al2O3粉末为材料。而对所要达到的不同颜色和不同用途的宝石，需在其中加入不同的金属离子。 * 晶体生长工艺晶体生长装置可分四部分: a.下料机构、b、燃烧器、 c、结晶炉、d、支架等 其技术要点如下： （1）精密设计好的火焰器。 （2）粉末料的制备与方便输运。 （3）籽晶的制备和选择。 （4）晶体生长的连续下降装置。 　　　 焰熔法晶体生长装置示意图 * 焰熔法与其他方法相比之特点是：　　　① 此法不需坩埚，可节约材料避免污染。　　　② H2、O2焰可达很高的温度，对难熔氧化物的晶体生长很适合。　　　③晶体生长速度快，有利于大规模生产并可降低成本。　　　④设备简单，能生长出较大的晶体。 其缺点是：生长时温度梯度大，晶体应力大，易开裂，但对宝石晶体而言关系不大。 * 作业： 1. 单晶体材料的基本性质是什么？ 2. 试述形变再结晶、熔体法及常温溶液法制备晶体材料的基本原理及驱动力。 3. 在形变再结晶中，为什么在具有明显织构的材料中，新晶核容易长大？ 4. 降温法、流动法、蒸发法和电解溶剂法制备晶体材料的基本原理及技术关键是什么？ 5. 高温溶液法制备晶体材料的关键是什么？应如何选择助溶剂？ * 材料制备技术 材料制备技术 第四章 单晶材料的制备 站长素材 SC.CHINAZ.COM * 单晶材料的发展与概述 固相-固相平衡的晶体生长 液相-固相平衡的晶体生长 常用单晶材料的制备方法 1 2 3 4 * 4.1.1 晶体学的发展 天然晶体——石英 50万年以前，蓝田猿人和北京猿人使用的工具——石英 早在南北朝，陶弘景就指出它“六面如削”的形状 宋代杜绾的《云林石谱》也说“其质六棱” * 人造晶体出现也很早——食盐 《演繁露》中记载有：“盐已成卤水，暴烈日中，即成方印， 洁白可爱，初小渐大，或数十印累累相连。” 这实际上就是从过饱和溶液中生长晶体的方法。 《演繁露》为宋代程大昌所撰，成书于1000多年以前。 * 银朱——人造辰砂的制造 李时珍引用胡演的《药丹秘诀》说：“升炼银朱，用石亭脂 二斤，新锅内熔化。次下水银一斤，炒作青砂头。炒不见 星，研末罐盛，石版盖住，铁线缚定，盐泥固济，大火锻 之，待冷取出。贴罐者为银朱，贴口者为丹砂。” 这实际上是汞和硫通过化学气相沉积而形成辰砂的过程， 称为“升炼”。 我们现在生长砷化镓一类的光电晶体，基本上还在用“升炼” 的方法，实际上这种方法在炼丹术时代就已经开始使用了。 * 国际上——结晶学 萌芽于17世纪 丹麦学者 晶面角守恒定律 晶体生长大部分工作室从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 发展了区熔技术 1949年，英国法拉第学会举行了第