晶体生长技术.ppt

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1、第一章绪论第二章晶体的品质鉴定第三章晶体生长方法的发展及分类第四章气相生长第五章溶液生长§5.1水溶液生长§5.2水热法生长§5.3助熔剂法生长第六章熔体生长晶体生长技术2021/7/251基本原理是将晶体原料（溶质）溶解在溶剂中，采取适当的措施使溶液达到过饱和状态，使晶体在其中生长。第五章溶液生长优点生长温度低（晶体可在远低于其熔点的温度下生长）粘度低（有些晶体在熔化时粘度很大，冷却时不能形成晶体而成为玻璃体，溶液法采用低粘度的溶剂可以避免这一问题）易长成大块、均匀性良好的晶体，并且有较完整的外形生长过程直接观察缺点生长速度慢、周期长（一般需要数十天乃至

2、一年以上）组分多、影响晶体生长因素复杂对控温精度要求较高2021/7/252分类水溶液生长水热法高温溶液法（助熔剂法、熔盐法）生长条件压力温度溶剂水溶液生长常压低温(<100oC)水（+无机盐）水热法高压(200-10000atm)高温(200-1100oC)水+矿化剂高温溶液法常压高温(1000oC)低熔点助溶剂2021/7/253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

3、晶上析出，慢慢地沿着一定的结构方向生长。使用这种方法，生长温度很低，生长设备简单，而且容易长成大块的、均匀性良好又有完整外形的晶体，但是生长速度很慢，生长周期长。§5.1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。2021/7/254一、溶液和溶解度1、溶液和溶液浓度溶液：——由两种或两种以上物质所组成的均匀混合体系称为溶液。由溶质和溶剂组成。通常将溶液中含量较多的组分称为溶剂。本章中所涉及的溶液是指溶剂为液体、溶质为固体的溶液。溶液浓度：——一定量的溶液中含有溶质的量称为溶液的浓度。2

4、021/7/255溶液浓度的表示方法：（1）体积摩尔浓度（M)：M=溶质（mol数)/1L溶液。（2）重量摩尔浓度（m)：m=溶质（mol数)/1000g溶剂。（3）摩尔分数（x)：x=溶质（mol数)/溶液总mol数。（4）重量百分数(c)：c=溶质克数/100g(or1000g)溶液。（5）重量比：溶质克数/100g(or1000g)溶剂。不同的浓度表示方式适用于不同的场合，在溶解度数据中经常使用（3）和（5）。2021/7/2562、溶解度和溶解度曲线(1）溶解度——在一定的温度和压力下，饱和溶液的浓度为该物质的溶解度。饱和溶液：与溶质固相处于平衡的

5、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)溶解度是考察溶液中生长晶体的最基本的参数。同一物质在不同的溶剂中有不同的溶解度，选择合适的溶剂是晶体生长的重要任务之一。在我们所讨论的体系中，压力对溶解度的影响是很小的，但温度的影响却十分显著。物质在不同的温度下，其溶解度是有明显差别的。2021/7/257浓度选择从溶液中生长晶体的方法和温度区间的重要依据。(2)溶解度曲线把不同温度下的溶解度用一条平滑的曲线连接起来（特殊情况下有拐点）所得到的曲线称为溶解度曲线（标记为）。2021/7/258温度对溶解度的影响可用VantHoffEquati

6、on表示：X—溶质的摩尔分数H—固体摩尔溶解热T—绝对温度R—气体常量To—晶体的熔点讨论：（1）大多数晶体的溶解过程是吸热过程，H为正。T=T0-T0,lgx0(0x1)；温度T升高，T,lgx,x,即溶解度增大。（2）（1）3.影响溶解度的因素2021/7/259（2）如果溶解过程是放热过程，则H0，温度升高，溶解度减小。（3）在一定温度下，高熔点晶体的溶解度小于低熔点晶体的溶解度。式（2）也可写为：lgx=-+b（4）温度对溶解度的影响也可表示为c=A+Bt+Ct2+................（4）（3）c为

7、一定量溶剂中溶质的重量，A,B,C是和溶液体系有关的常数2021/7/25104、饱和与过饱和溶液饱和溶液：与溶质固相处于平衡状态的溶液称为该物质的饱和溶液。溶解度曲线实际上是给出不同温度下的饱和溶液的浓度，所以溶解度溶解度曲线也称为饱和曲线。过饱和溶液：某温度时，溶液浓度大于平衡浓度。不饱和溶液：某温度时，溶液浓度小于平衡浓度。过饱和状态是从溶液中生长晶体的前提条件。所有的晶体生长过程都是在过饱和溶液中进行的，非平衡过程。2021/7/25111897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

8、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