单晶制备及其应用 .pptVIP

第1页，共27页，星期日，2025年，2月5日晶体的共性1、长程有序：晶体内部原子在至少在微米级范围内的规则排列。2、均匀性：晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。3、各向异性：晶体中不同的方向上具有不同的物理性质。4、对称性：晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。5、自限性：晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性。6、解理性：晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质。7、最小内能：成型晶体内能最小。8、晶面角守恒：属于同种晶体的两个对应晶面之间的夹角恒定不变。第2页，共27页，星期日，2025年，2月5日晶体的分类晶体按其结构粒子和作用力的不同可分为四类：离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。如食盐、金刚石、干冰和各种金属等。晶体按其内部结构可分为七大晶系和14种晶格类型。同一晶体也有单晶和多晶（或粉晶）的区别。在实际中还存在混合型晶体。第3页，共27页，星期日，2025年，2月5日离子晶体是由阴、阳离子组成的，离子间的相互作用是较强烈的离子键。离子晶体的代表物主要是强碱和多数盐类。离子晶体的结构特点是：晶格上质点是阳离子和阴离子；晶格上质点间作用力是离子键，它比较牢固；晶体里只有阴、阳离子，没有分子。离子晶体的性质特点，一般主要有这几个方面：有较高的熔点和沸点，因为要使晶体熔化就要破坏离键，离子键作用力较强大，所以要加热到较高温度。硬而脆。多数离子晶体易溶于水。离子晶体在固态时有离子，但不能自由移动，不能导电，溶于水或熔化时离子能自由移动而能导电。原子晶体中，组成晶体的微粒是原子，原子间的相互作用是共价键，共价键结合牢固，原子晶体的熔、沸点高，硬度大，不溶于一般的溶剂，多数原子晶体为绝缘体，有些如硅、锗等是优良的半导体材料。原子晶体中不存在分子，用化学式表示物质的组成，单质的化学式直接用元素符号表示，两种以上元素组成的原子晶体，按各原子数目的最简比写化学式。常见的原子晶体是周期系第ⅣA族元素的一些单质和某些化合物，例如金刚石、硅晶体、SiO2、SiC、B等。对不同的原子晶体，组成晶体的原子半径越小，共价键的键长越短，即共价键越牢固，晶体的熔，沸点越高，例如金刚石、碳化硅、硅晶体的熔沸点依次降低。且原子晶体的熔沸点一般要比分子晶体和离子晶体高。分子晶体分子间以范德华力相互结合形成的晶体。大多数非金属单质及其形成的化合物如干冰(CO2)、I2、大多数有机物，其固态均为分子晶体。分子晶体是由分子组成，可以是极性分子，也可以是非极性分子。分子间的作用力很弱，分子晶体具有较低的熔、沸点，硬度小、易挥发，许多物质在常温下呈气态或液态，例如O2、CO2是气体，乙醇、冰醋酸是液体。同类型分子的晶体，其熔、沸点随分子量的增加而升高，例如卤素单质的熔、沸点按F2、Cl2、Br2、I2顺序递增；非金属元素的氢化物，按周期系同主族由上而下熔沸点升高；有机物的同系物随碳原子数的增加，熔沸点升高。但HF、H2O、NH3、CH3CH2OH等分子间，除存在范德华力外，还有氢键的作用力，它们的熔沸点较高。金属晶体晶格结点上排列金属原子-离子时所构成的晶体。金属中的原子-离子按金属键结合，因此金属晶体通常具有很高的导电性和导热性、很好的可塑性和机械强度，对光的反射系数大，呈现金属光泽，在酸中可替代氢形成正离子等特性。主要的结构类型为立方面心密堆积、六方密堆积和立方体心密堆积三种（见金属原子密堆积）。金属晶体的物理性质和结构特点都与金属原子之间主要靠金属键键合相关。金属可以形成合金，是其主要性质之一。由金属键形成的单质晶体。金属单质及一些金属合金都属于金属晶体，例如镁、铝、铁和铜等。金属晶体中存在金属离子(或金属原子)和自由电子，金属离子(或金属原子)总是紧密地堆积在一起，金属离子和自由电子之间存在较强烈的金属键，自由电子在整个晶体中自由运动，金属具有共同的特性，如金属有光泽、不透明，是热和电的良导体，有良好的延展性和机械强度。大多数金属具有较高的熔点和硬度，金属晶体中，金属离子排列越紧密，金属离子的半径越小、离子电荷越高，金属键越强，金属的熔、沸点越高。第4页，共27页，星期日，2025年，2月5日1、最初分法纯物质制备、由溶液中制备、由熔体中制备、由气相制备2、以相变过程和结晶的驱动力不同固体晶体熔体生长法液体晶体溶液生长法气体晶体气相生长法单晶生长方法分类第5页，共27页，星期日，2025