晶界知识整理解释.pdfVIP

一、 晶体生长 二、 过冷度 三、 晶向与界面 四、 晶界结构 生长界面结构决定了晶体生长机制。界面的稳定性关系到晶体生长的完整性。 晶体的生长形态取决于各个晶面的相对生长速率。 对于晶体生长而言：固液界面在宏观上是凸形、凹形还是平坦面，在界面上有 无小界面出现、流体中对流的大小、体系的热稳定性等。 随着对非平衡态下生长的晶体的形貌研 究的深入，枝晶则普遍用于指有明显主干的 树枝状晶体。 枝晶是单向凝固界面形态最典型的结构 特征，胞晶可看作枝晶的特例。这些复杂的 界面形态都是在平界面失去稳定性的条件下， 经历一个与时间相关的非稳态过程，最后形 枝晶 成稳态的枝晶形态。 通过硅锭侧面大晶粒方向可以辨认大部分走向为垂直于底部生长。 表明目前生长界面可以控制形成微凸，侧壁晶粒的数目减少。可以有效减少光生载 流子在斜向晶界处的复合。 物质从液体转变 液体 为晶体的过程叫 做结晶。每一种 物质都有一定的 平衡结晶温度或 实际结晶温度总是 者成为理论结晶 固体 温度。 低于理论结晶温度 的，这种现象成为 两者的温度差值被 过冷现象。 称为过冷度 固相的自由能较低,而液相自由能与固相自由能之差就是使晶体生长过程得 以进行的驱动力。当压力和熔体成分恒定时,这种自由能之差就表现为熔体的过 冷度,也就是熔体偏离其平衡状态结晶温度的程度。 ? 但是实际上，要冷却到比相变温度更低的某一温度例如C，(气- 液)和E(液-固)点时才能发生相变，即凝结出液相或析出固相。这 种在理论上应发生相变而实际上不能发生相转变的区域(如图所示 的阴影区)称为亚稳区。 ?亚稳区的特征： (1)亚稳区具有不平衡状态的特征，是物相在理论上不能稳定存在， 而实际上却能稳定存在的区域； (2)在亚稳区内，物系不能自发产生新相，要产生新相，必然要越 过亚稳区，这就是过冷却的原因； (3)在亚稳区内虽然不能自发产生新相，但是当有外来杂质存在时， 或在外界能量影响下，也有可能在亚稳区内形成新相，此时使亚稳 区缩小。 单元系统相变过程图 如果晶体生长过程中冷却速度较快，饱和热点缺陷聚集或者他们与杂质的络合 物凝聚而成间隙型位错环、位错环团及层错等。 1、冷却速度越快，材料的过冷度也会相应的增加，可以 通俗的理解为随着冷却速度的增加，材料的结晶形核过程 会有相应的时间滞后性，就会造成过冷度增加。 2、随着冷却速度的增大，则晶体内形核率和长大速度都加 快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结 晶过程将减慢，因为这时原子的扩散能力减弱。 3、过冷度增大，结晶驱动力大，形核率和长大速度都大， 晶粒变细，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困 难。 晶面指标为（hkl）表示该晶 面族中，离坐标原点最近的晶面与 坐标轴a, b 和c 的截距分别为1/h, 1/k 和1/l，如图2.7 的晶面指标hkl 为（134）。 如果某个晶面指标为0，则表 示该晶面与相应晶轴的截距为0， 即平行于该晶轴。例如，（100）