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生長塊狀單晶材料熔體法

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生長塊狀單晶材料熔體法

發布日期:2019-04-30 00:00 來源:http://www.itsinmyway.com 點擊:

單晶是由單個晶體構成的材料,單晶在自然界存在,如金剛石晶體等,也可由人工制成,如鍺和硅單晶等。單晶是由一個晶核長成的,其所有晶胞均呈相同的位向,因而具有各向異性。

從熔體中生長晶體是制備大單晶和特定形狀的單晶常用的和重要的一種方法,電子學、光學等現代技術應用中所需要的單晶材料,大部分是用熔體生長方法制備的,如單晶硅

,GaAs(氮化鎵),LiNbO3(鈮酸鋰),Nd:YAG(摻釹的鐿鋁石榴石),Al2O3(白寶石)等以及某些堿土金屬和堿土金屬的鹵族化合物等,許多晶體品種早已開始進行不同規模的工業生產。與其它方法相比,熔體生長通常具有生長快、晶體的純度和完整性高等優點。

熔融法生長晶體的簡單原理是將生長晶體的原料熔化,在一定條件下使之凝固,變成單晶。這里包含原料熔化和熔體凝固兩大步驟,熔體須在受控制的條件下的實現定向凝固,

生長過程是通過固-液界面的移動來完成的。

要使熔體中晶體生長,須使體系的溫度低于平衡溫度。體系溫度低于平衡溫度的狀態成為過冷的值為過冷度,表示體系過冷程度的大小。過冷度是熔體法晶體生長的驅動力。

晶體生長速度f與晶體溫度梯度和熔體溫度T梯度的關系:

對于一定的結晶物質,過冷度一定時決定晶體生長速率的主要因素是晶體與熔體溫度梯度的相對大小。

單晶材料

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