光学晶体-晶体生长部分整理.pptxVIP

第二章光学晶体

1晶体学的发展史

2晶体的概念及基本性质

单晶体与多晶体

非晶体(无定型体)固体单晶：单一的晶体多面体；双晶：两个体积大致相当的单晶体晶按一定规则生长；晶簇：单晶以不同取向连在一起；多晶：看不到规则外形的晶态物质。

晶体由晶胞堆积而成；晶胞是晶体中体积最小、直角最多的平行六面体；晶胞代表晶体的化学组成；体现晶体的对称性。面心立方体心立方简单立方晶胞

平行六面体晶胞的边长a、b、c，称为晶轴；三个晶轴之间的夹角分别用?、?、?表示。按照晶轴和角度的关系，晶体可分为七大晶系：立方、三方、四方、六方、正交、单斜、三斜晶系

3晶体材料的分类

4晶体研究的发展趋势

5晶体生长方法生长方法不同；生长技术多样；晶体品种繁多；设备品种多；——生长方法多样。

CBA溶液生长5.2熔体生长5.3气相生长

5.1溶液生长

5.1溶液生长溶质溶入溶剂形成单一均质溶体，为溶液。通常溶液包括水溶液，有机等溶剂的溶液和熔盐（高温溶液）。1.溶质、溶剂和溶液饱和溶液：与溶质固相处于平衡的溶液称为该平衡状态下该物质的饱和溶液。L?S(给定温度，压力)溶解度曲线：一定状态下，饱和溶液浓度为该物质的溶解度。不同温度下溶解度的连线为该物质的溶解度曲线。2.溶解度曲线0102溶体和溶解度

溶液浓度表示法：体积摩尔浓度（mol）：溶质mol数/1L溶液；重量摩尔浓度（mol）：溶质mol数/1000g溶剂中；摩尔分数（x）：溶质摩尔数/溶液总摩尔数；重量百分数：100g溶液中含溶质g数。

3.影响溶解度的因素：浓度、温度其中温度对溶解度的影响：式中：x溶质的摩尔分数，DH固体摩尔溶解热，T为绝对温度，R为气体常数，上式可化为：（1）大多数晶体溶解过程是吸热，DH为正，温度升高，溶解度增大； 反之，溶解度减小；（2）一定温度下，低熔点晶体的溶解度高于高熔点晶体的溶解度。

4.相图·饱和曲线（溶解度曲线）·不饱和区（稳定区）不稳和亚稳过饱和区：1897年，Ostwald定义，无晶核存在条件下，能够自发析出固相的过饱和溶液称为不稳过饱和溶液；把不能够自发析出固相的过饱和溶液称为亚稳过饱和溶液。过饱和区（不稳定区）：亚稳过饱和区（晶体生长区）：图5.1溶解度曲线（相图）过溶解度曲线

5.晶体生长区由图5.1可见，稳定区晶体不可能生长；不稳定区晶体可以生长，但是，不可能获得单一晶体；在亚稳过饱和区，通过籽晶生长可以获得单晶。过饱和度：浓度驱动力Dc，Dc＝c－c*，其中，c溶液的实际浓度，c*同一温度下的平衡饱和浓度；过饱和比：s，s＝c/c*过冷度：DT=T*－T；T*时过饱和溶液冷却到T时溶液发生过饱和。谈过饱和度，必须标明温度过溶解度曲线

6.溶剂的选择和水溶液的结构溶剂：水，重水，乙醇，苯，四氯化碳….甚至还有复合溶剂。选择溶剂时应该考虑的问题：（1）对溶质要有足够大的溶解度（一般10%～60%范围）；（2）合适的溶剂温度系数，最好有正的溶剂温度系数；（3）有利于晶体生长；（4）纯度和稳定性要高；（5）挥发性小，粘度和毒性小，价格便宜。

实现晶体连续生长的原理为了实现晶体连续生长，溶液浓度必须维持在晶体生长区，即亚稳过饱和区。降温法：依靠溶液过冷以获得过饱和。适宜于溶解度和溶解温度系数大的溶体。恒温蒸发法：依靠相对提高浓度以获得过饱和。溶解温度系数较小或负温度系数的溶体，可以选用该方法。

9.溶液法生长晶体的缺点溶液法生长晶体的优点可以在较低温度下生长高熔点物质晶体。通常情况下，晶体熔点远远高于溶液法生长晶体的温度。这样就克服了高温下有晶型转变的困难，同样可以生长高温下具有很高蒸汽压的晶体材料；生长的晶体应力小；容易长成大块状和均匀性晶体；生长过程可视，有利于研究晶体生长动力学。组分多，影响因素复杂；生长周期长，数十天～一年；对温度控制要求高，温度波动一般小于0.01~0.001oC；

溶液生长方法降温法恒温蒸发法循环流动法（温差法之一）温差水热法（温差法之二）凝胶法

（1）降温法原理对于较大的正溶解度温度系数的溶体，将一定温度下配制的饱和溶液于封闭体系中。在保持溶剂总量不变的情况下，通过降低温度，使溶液成为亚稳过饱和溶液，以至于析出的晶体不断结晶到籽晶上。如图5.2所示。

图5.2水浴育晶装置掣晶杆；2晶体；3转动密封装置；4浸没式加热器；5搅拌器；6控制器（接触温度计）；7温度计；8育晶器；9有空隔板；10水槽

2.控制点掌握好溶液降温速度，使溶液始终处于亚稳过饱和区，