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單晶材料有什么結構特點

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單晶材料有什么結構特點

發布日期:2021-08-02 00:00 來源:http://www.itsinmyway.com 點擊:

  單晶材料是一種寬禁帶直接帶隙半導體。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。的絕對值為過冷度,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。硅的單晶通常在熔化時生長,但熔化的高溫會導致許多非常有用的物質分解而使材料失去效用。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。


  多晶材料的微晶之間的晶界通常是薄弱處,往往會造成材料某些性能的不理想。單晶材料的制備是將物質的非晶態、多晶態或能夠形成該物質的反應物通過一定的物理或化學手段轉變成單晶狀態的過程。 生長塊狀單晶材料有熔體法、常溫溶液法、高溫溶液法及其它相關方法。 相比而言,單晶不存在晶界,因而具有優越的性能。它在強腐蝕環境中仍具有很優越的機械性能。此外,它還具有優越的電學性能和透光性能。晶體生長是發生在固-液(或晶-液)界面上。通常為保證晶體粒生長只需使固-液界面附近很小區域熔體處于過冷態,絕大部分熔體處于過熱態(溫度高于Te )。已生長出的晶體溫度又需低于Te。就是說整個體系由熔體到晶體的溫度由過熱向過冷變化。過熱與過冷區的界面為等溫區。此面與晶體生長界面間的熔體為過冷熔體。且過冷度沿晶體生長反方向逐漸增大。晶體的溫度低。這種由晶體到熔體方向存在的溫度梯度是熱量輸運的必要條件。熱量由熔體經生長面傳向晶體,并由其轉出。


  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,與其他方法相比,熔體生長通常具有生長快、晶體的純度和完整性高等優點。 所謂單晶材料,即結晶體內部的微粒在三維空間呈有規律地、周期性地排列,或者說晶體的整體在三維方向上由同一空間格子構成,整個晶體中質點在空間的排列為長程有序。單晶整個晶格是連續的,具有重要的工業應用。由于熵效應導致了固體微觀結構的不理想,例如雜質,不均勻應變和晶體缺陷,有一定大小的理想單晶在自然界中是極為罕見的,而且也很難在實驗室中生產。另一方面,在自然界中,不理想的單晶可以非常巨大,例如已知一些礦物,如綠寶石,石膏,長石形成的晶體可達數米。



單晶材料


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