单晶,多晶,非晶,微晶,无定形,准晶的区别
单晶、多晶、非晶以及多晶硅非晶硅电池的区别

单晶、多晶、非晶以及多晶硅非晶硅电池的区别晶体,非晶体,单晶,多晶的区别1.区别晶体非晶体?答:日常所见到的固体分为非晶体和晶体两大类,非晶体物质的内部原子排列没有一定的规律,当断裂时断口也是随机的,如塑料和玻璃等,而称之为晶体的物质,外形呈现天然的有规则的多面体,具有明显的棱角与平面,其内部的原子是按照一定的规律整齐的排列起来,所以破裂时也按照一定的平面断开,如食盐、水晶等。
2.区别单晶体和多晶体?答:有的晶体是由许许多多的小晶粒组成,若晶粒之间的排列没有规则,这种晶体称之为多晶体,如金属铜和铁。
但也有晶体本身就是一个完整的大晶粒,这种晶体称之为单晶体,如水晶和晶刚石。
3.单晶硅与多晶硅光伏电池的比较?答:单晶硅电池具有电池转换效率高,稳定性好,但是成本较高。
多晶硅电池成本低,转换效率略低于直拉单晶硅太阳能电池,材料中的各种缺陷,如晶界、位错、微缺陷,和材料中的杂质碳和氧,以及工艺过程中玷污的过渡族金属单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池的区别太阳能电池最早问世的是单晶硅太阳能电池。
硅是地球上极丰富的一种元素,几乎遍地都有硅的存在,可说是取之不尽,用硅来制造太阳能电池,原料可谓不缺。
但是提炼它却不容易,所以人们在生产单晶硅太阳能电池的同时,又研究了多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池,至今商业规模生产的太阳能电池,还没有跳出硅的系列。
其实可供制造太阳能电池的半导体材料很多,随着材料工业的发展、太阳能电池的品种将越来越多。
目前已进行研究和试制的太阳能电池,除硅系列外,还有硫化镉、砷化镓、铜铟硒等许多类型的太阳能电池,举不胜举,以下介绍几种较常见的太阳能电池。
单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是当前开发得最快的一种太阳能电池,它的构成和生产工艺已定型,产品已广泛用于宇宙空间和地面设施。
这种太阳能电池以高纯的单晶硅棒为原料,纯度要求99.999%。
为了降低生产成本,现在地面应用的太阳能电池等采用太阳能级的单晶硅棒,材料性能指标有所放宽。
固体、液体、气体, 晶体、非晶体、单晶体、多晶体、准晶体它们的本质差别是什么

固体、液体、气体, 晶体、非晶体、单晶体、多晶体、准晶体/ 它们的本质差别是什么?2009-12-15 11:55:31| 分类:微电子物理| 标签:|字号大中小订阅作者:Xie M. X. (UESTC,成都市)(1)气体:气体能够压缩其体积,而固体与液体都不能被压缩,这是气体与其它两种状态(固体和液体)之间的最大差别。
显然这是由于气体中原子(或分子)的分布比较稀疏、间距较大,而固体和液体中原子(或分子)的分布比较紧凑的缘故。
(2)固体与液体:它们的最大差别就在于是否有流动性。
造成这种差别的根本原因就是其中的原子排布是否有确定的框架规则,即是否存在所谓晶体结构。
固体有一定的晶体结构,而液体则否。
也因此,液体中原子的分布可以更加紧密一些,则原子密度通常也较大于固体。
例如Si和Ge晶体,都具有立方晶系的结构(通过具有方向性和饱和性的共价键把各个原子联系起来);当这些晶体被熔化而变成液体以后,晶体结构即解体,其中的原子将排列得更加紧密,则其体积都将相应地有所减小。
再如常见的水,是一种典型的液体,但在0oC 以下时即转变为固体——冰,就使得各个水分子都被水的晶体结构约束住了,不能随意流动,相应地体积也将增大。
(3)晶体和非晶体:所有的固体都具有一定的晶体结构,这是区别于液体和气体的最大特点。
但固体又有晶体与非晶体之分。
晶体就是其中的原子排列非常规则,严格按照一定的晶体结构分布;采用科学术语,即是说,晶体就是其中原子的排列具有周期性和对称性的固体,或者说晶体中原子的排列具有长程有序性。
而非晶体,其中原子的排列虽然也遵从一定晶体结构的框架,但它只是在小范围内是完全规则的,而在大范围内则否,即不具有长程有序性,而是具有短程有序性。
所以,非晶体实际上也是晶体,只不过其中原子的排列从大范围来看不太规则而已,即原子在排列上存在有缺陷。
例如,非晶硅,它仍然具有立方晶系的晶体结构,但是从整个材料的大范围来看,原子排列就缺乏周期性和对称性,其中存在大量排列不规则的原子——缺陷。
矿石的晶体学和晶体取向关系

矿石晶体学与晶体取向对加工质量的影响:不同的晶体学性质和晶体取向会影响矿石的加工质量,如破碎质量、磨矿质量等。
矿石晶体学与晶体取向的关系:矿石的晶体学性质决定了其晶体取向,而晶体取向又影响了矿石的加工性能。
矿石晶体学与晶体取向对加工工艺的影响:不同的晶体学性质和晶体取向会影响矿石的破碎、磨矿、选矿等加工工艺。
添加标题
晶体取向对材料微观结构的影响:如晶粒大小、晶界分布、晶格缺陷等
添加标题
晶体取向对材料表面性能的影响:如耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性等
添加标题
晶体取向对材料电磁性能的影响:如导电性、磁性、电光性能等
添加标题
晶体取向对材料光学性能的影响:如折射率、色散、光吸收等
添加标题
矿石晶体学与晶体取向的研究进展
应用领域:新能源、新材料、环保等领域
研究方法:探索新的研究方法和技术,提高研究效率和准确性
应用领域:拓展矿石晶体学和晶体取向的研究应用领域,如地质学、材料科学等
理论研究:深入研究矿石晶体学和晶体取向的理论基础,完善理论体系
实践应用:将研究成果应用于实际生产中,提高矿石资源的利用效率和品质
汇报人:
晶体取向与晶体结构的关系:晶体取向是晶体结构的宏观表现,反映了晶体外部的晶面、晶向、晶棱等晶体学要素的空间位置关系
01
光学显微镜法:通过观察晶体的光学性质来确定晶体的取向
05
扫描隧道显微镜法:通过观察晶体的扫描隧道显微镜图来确定晶体的取向
03
X射线衍射法:通过观察晶体的X射线衍射图来确定晶体的取向
矿石晶体学与晶体取向对加工效率的影响:不同的晶体学性质和晶体取向会影响矿石的加工效率,如破碎效率、磨矿效率等。
矿石晶体学:研究矿石晶体的结构、性质和形成机制
单晶硅、多晶硅、非晶硅简介及区别

英文名:amorphoussilicon
非晶硅是一种直接能带半导体,它的结构内部有许多所谓的“悬键”,也就是没有和周围的硅原子成键的电子,这些电子在电场作用下就可以产生电流,并不需要声子的帮助,因而非晶硅可以做得很薄,还有制作成本低的优点.
非晶硅的制备:由非晶态合金的制备知道,要获得非晶态,需要有高的冷却速率,而对冷却速率的具体要求随材料而定。硅要求有极高的冷却速率,用液态快速淬火的方法目前还无法得到非晶态。近年来,发展了许多种气相淀积非晶态硅膜的技术,其中包括真空蒸发、辉光放电、溅射及化学气相淀积等方法。一般所用的主要原料是单硅烷(SiH4)、二硅烷(Si2H6)、四氟化硅(SiF4)等,纯度要求很高。
多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。多晶硅可作拉制单晶硅的原料,多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。
用途:电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。由干燥硅粉与干燥氯化氢气体在一定条件下氯化,再经冷凝、精馏、还原而得。
用途:可以制成非晶硅场效应晶体管;用于液晶显示器件、集成式a—Si倒相器、集成式图象传感器、以及双稳态多谐振荡器等器件中作为非线性器件;利用非晶硅膜可以制成各种光敏、位敏、力敏、热敏等传感器;利用非晶硅膜制做静电复印感光膜,不仅复印速率会大大提高,而且图象清晰,使用寿命长;等等。
单晶硅、非晶硅、多晶硅的区别
用途:是制造半导体硅器件的原料,用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。
名称:多晶硅
英文名:polycrystallinesilicon
准晶非晶液晶单晶

结构特点性能应用制备法准晶概念随着材料技术的发展,出现了一类结构不符合晶体的对称条件,但呈一定的周期性有序排列新的原子聚集状态的固体,这种状态被称为准晶态,此固体称为准晶。
结构既不同于晶体,也不同于非晶态,原子分布不具有平移对称性,但仍有一定的规则,且呈长程的取向性有序分布,可认为是一种准周期性排列。
一位准晶:原子有二维是周期分布的,一维是准晶周期分布。
一维准晶模型————菲博纳奇(fibonacci)序列其序列以L→L+S S →L(L,S分别代表长短两段线段)的规律增长,若以L为起始项,则会发现学列中L可以成双或成单出现,而S只能成单出现,序列的任意项均为前两项之和,相邻的比值逐渐逼近i,当n →∞时,i=(1+√5)/2二维准晶:一种典型的准晶结构是三维空间的彭罗斯拼图(Penrose)。
二维空间的彭罗斯拼图由内角为36度、144度和72度、108度的两种菱形组成,能够无缝隙无交叠地排满二维平面。
这种拼图没有平移对称性,但是具有长程的有序结构,并且具有晶体所不允许的五次旋转对称性。
三维准晶:原子在三维上的都是准周期分布包括二十面体准晶,立方准晶。
性能准晶室温下表现为硬而脆,韧性较低,准晶材料密度低于其晶态时的密度,比热容比晶态大。
准晶大多由金属元素构成,由金属元素形成的晶体,他们的导电性是人所共知的,金属晶体这些导电性质相比,准晶体一般具有较大的电阻,当温度不太高是,准晶的电阻随温度的增加而减少,实验发现,准晶的导电性随样品质量的改善而降低。
其电阻率甚高,电阻温度系数甚小,电阻随温度的变化规律也各不相同。
应用准晶材料的性能特点是较高的硬度,低摩擦系数,不粘性,耐腐,耐热和耐磨等,但是准经材料的本质脆性大大限制了其应用,目前准经材料的应用主要作为表面改性材料或者作为增强相弥散分布与结构材料中,准经材料在表面改性材料中的应用将准晶材料以涂层,耐热,耐磨,低的摩察系数,耐腐,特殊的光学性能,从而改变材料表面的性质,优化整体材料的性能。
矿石的晶体学和晶体生长机制

添加标题
温度:影响晶体的生长速度和结晶度
添加标题
压力:影响晶体的生长速度和结晶度
添加标题
溶液浓度:影响晶体的生长速度和结晶度
添加标题
杂质:影响晶体的生长速度和结晶度
添加标题
晶体生长环境:影响晶体的生长速度和结晶度
矿石的晶体生长实验研究方法
04
实验设备与技术
实验设备:包括显微镜、电子显微镜、X射线衍射仪等
矿石的晶体学和晶体生长机制
,
汇报人:
目录
矿石的晶体学基础
矿石的晶体生长机制
矿石的晶体生长影响因素
矿石的晶体生长实验研究方法
矿石的晶体生长应用与前景
矿石的晶体学基础
01
晶体定义与分类
添加标题
晶体:具有规则几何形状和周期性结构的固体
添加标题
晶体分类:单晶、多晶、准晶、非晶
添加标题
单晶:由一个晶胞组成的晶体
技术方法:包括扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射等
实验步骤:包括样品制备、实验操作、数据分析等
实验结果:包括晶体生长速度、晶体形态、晶体结构等
实验过程与操作
实验材料准备:选择合适的矿石样品,准备实验仪器和设备
01
02
实验步骤:按照实验方案进行,包括样品处理、晶体生长、观察和记录等步骤
实验结果分析:对实验结果进行分析,得出结论
添加标题
多晶:由多个晶胞组成的晶体
添加标题
准晶:具有非周期性结构的晶体
添加标题
非晶:没有规则几何形状和周Hale Waihona Puke 性结构的固体晶体结构与性质
晶体结构与性质的关系:矿石的晶体结构与其性质密切相关,不同的晶体结构具有不同的性质
单晶,多晶,非晶,微晶,无定形,准晶的区别

单晶,多晶,非晶,微晶,无定形,准晶的区别要理解这几个概念,首先要理解晶体概念,以及晶粒概念。
我想学固体物理的或者金属材料的都会对这些概念很清楚!自然界中物质的存在状态有三种:气态、液态、固态固体又可分为两种存在形式:晶体和非晶体晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体;晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列。
晶体共同特点:均匀性:晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。
各向异性:晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。
固定熔点:晶体具有周期性结构,熔化时,各部分需要同样的温度。
规则外形:理想环境中生长的晶体应为凸多边形。
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。
对晶体的研究,固体物理学家从成健角度分为:离子晶体, 原子晶体, 分子晶体, 金属晶体。
显微学则从空间几何上来分,有七大晶系,十四种布拉菲点阵,230种空间群。
与晶体对应的,原子或分子无规则排列,无周期性无对称性的固体叫非晶,如玻璃,非晶碳。
一般,无定型就是非晶英语叫amorphous,也有人叫glass(玻璃态)。
晶粒是另外一个概念,搞材料的人对这个最熟了。
首先提出这个概念的是凝固理论。
从液态转变为固态的过程首先要成核,然后生长,这个过程叫晶粒的成核长大。
晶粒内分子、原子都是有规则地排列的,所以一个晶粒就是单晶。
多个晶粒,每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。
英文晶粒用Grain表示,注意与Particle是有区别的。
有了晶粒,那么晶粒大小(晶粒度),均匀程度,各个晶粒的取向关系都是很重要的组织(组织简单说就是指固体微观形貌特征)参数。
对于大多数的金属材料,晶粒越细,材料性能(力学性能)越好,好比面团,颗粒粗的面团肯定不好成型,容易断裂。
所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术。
科学总是喜欢极端,看得越远的镜子叫望远镜;看得越细的镜子叫显微镜。
晶粒度也是这样的,很小的晶粒度我们喜欢,很大的我们也喜欢。
晶多晶非晶微晶无定形准晶的区别

要理解这几个概念,首先要理解晶体概念,以及晶粒概念.我想学固体物理地或者金属材料地都会对这些概念很清楚!自然界中物质地存在状态有三种:气态、液态、固态固体又可分为两种存在形式:晶体和非晶体晶体是经过结晶过程而形成地具有规则地几何外形地固体;晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复地排列.晶体共同特点:均匀性:晶体内部各个部分地宏观性质是相同地.各向异性:晶体种不同地方向上具有不同地物理性质.固定熔点:晶体具有周期性结构,熔化时,各部分需要同样地温度.规则外形:理想环境中生长地晶体应为凸多边形.对称性:晶体地理想外形和晶体内部结构都具有特定地对称性.对晶体地研究,固体物理学家从成健角度分为:离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体显微学则从空间几何上来分,有七大晶系,十四种布拉菲点阵,种空间群,用拓扑学,群论知识去研究理解.可参考《晶体学中地对称群》一书(郭可信,王仁卉著).与晶体对应地,原子或分子无规则排列,无周期性无对称性地固体叫非晶,如玻璃,非晶碳.一般,无定型就是非晶英语叫,也有人叫(玻璃态).晶粒是另外一个概念,搞材料地人对这个最熟了.首先提出这个概念地是凝固理论.从液态转变为固态地过程首先要成核,然后生长,这个过程叫晶粒地成核长大.晶粒内分子、原子都是有规则地排列地,所以一个晶粒就是单晶.多个晶粒,每个晶粒地大小和形状不同,而且取向也是凌乱地,没有明显地外形,也不表现各向异性,是多晶.英文晶粒用表示,注意与是有区别地.有了晶粒,那么晶粒大小(晶粒度),均匀程度,各个晶粒地取向关系都是很重要地组织(组织简单说就是指固体微观形貌特征)参数.对于大多数地金属材料,晶粒越细,材料性能(力学性能)越好,好比面团,颗粒粗地面团肯定不好成型,容易断裂.所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术.科学总是喜欢极端,看得越远地镜子叫望远镜;看得越细地镜子叫显微镜.晶粒度也是这样地,很小地晶粒度我们喜欢,很大地我们也喜欢.最初,显微镜倍数还不是很高地时候,能看到微米级地时候,觉得晶粒小地微米数量是非常小地了,而且这个时候材料地力学性能特别好.人们习惯把这种小尺度晶粒叫微晶.然而科学总是发展地,有一天人们发现如果晶粒度在小呢,材料性能变得不可思议了,什么量子效应,隧道效应,超延展性等等很多小尺寸效应都出来了,这就是现在很热地,热得不得了地纳米,晶粒度在之间地晶粒我们叫纳米晶.个人收集整理勿做商业用途再说说非晶,非晶是无规则排列,无周期无对称特征,原子排列无序,没有一定地晶格常数,描叙结构特点地只有径向分布函数,这是个统计地量.我们不知道具体确定地晶格常数,我们总可以知道面间距地统计分布情况吧.非晶有很多诱人地特性,所以也有一帮子人在成天做非晶,尤其是作大块地金属非晶.因为它地应力应变曲线很特别.前面说了,从液态到到固态有个成核长大地过程,我不让他成核呢,直接到固态,得到非晶,这需要很快地冷却速度.所以各路人马一方面在拼命提高冷却速度,一方面在不断寻找新地合金配方,因为不同地合金配方有不同地非晶形成能力,通常有参数表征,叫玻璃化温度.非晶没有晶粒,也就没有晶界一说.也有人曾跟我说过非晶可以看成有晶界组成. 那么另一方面,我让他成核,不让他长大呢,不就成了纳米晶.人们都说,强扭地瓜不甜,既然都是抑制成核长大,那么从热力学上看,很多非晶,纳米晶应该不是稳态相.所以你作出非晶、纳米晶了,人们自然会问你热稳定性如何.后来,又有一个牛人叫卢柯,本来他是搞非晶地,读研究生地时候他还一直想把非晶地结构搞清楚呢(牛人就是牛人,选题这么牛,非晶地结构现在人们还不是很清楚).他想既然我把非晶做出来了,为什么我不可以把非晶直接晶化成纳米晶呢,纳米晶热啊,耶,这也是一种方法,叫非晶晶化法.既然晶界是一种缺陷,缺陷当然会影响材料性能,好坏先不管他,但是总不好控制.如果我把整个一个材料做成一个晶粒,也就是单晶,会是什么样子呢,人们发现单晶确实会有多晶非晶不同地性能,各向异性,谁都知道啊.当然还有其他地特性.所以很多人也在天天捣鼓着,弄些单晶来.现在不得不说准晶.准晶体地发现,是世纪年代晶体学研究中地一次突破.这是我们做电镜地人地功劳.年底,等人宣布,他们在急冷凝固地合金中发现了具有五重旋转对称但并无无平移周期性地合金相,在晶体学及相关地学术界引起了很大地震动.不久,这种无平移同期性但有位置序地晶体就被称为准晶体.后来,郭先生一看,哇,我们这里有很多这种东西啊,抓紧分析,马上写文章,那段金属固体原子像地多地不得了,基本上是这方面地内容.准晶因此也被称为“中国像”.个人收集整理勿做商业用途再说说孪晶,孪晶地英文叫,孪晶其实是金属塑性变形里地一个重要概念.孪生与滑移是两种基本地形变机制.从微观上看,晶体原子排列沿某一特定面镜像对称.那个面叫栾晶面.很多教科书有介绍.一般面心立方结构地金属材料,滑移系多,已发生滑移,但是特定条件下也有孪生.加上面心立方结构层错能高,不容易出现孪晶,曾经一段能够在面心立方里发现孪晶也可以发很好地文章.前两年,马恩就因为在铝里面发现了孪晶,发了篇呢.卢柯去年也因为在纳米铜里做出了很多孪晶,既提高了铜地强度,又保持了铜良好导电性(通常这是一对矛盾),也发了个.这年头很值钱啊.像一个穷山沟,出了个清华大学生一样.现在,从显微学上来看单晶,多晶,微晶,非晶,准晶,纳米晶,加上孪晶.单晶与多晶,一个晶粒就是单晶,多个晶粒就是多晶,没有晶粒就是非晶.单晶只有一套衍射斑点;多晶地话,取向不同会表现几套斑点,标定地时候,一套一套来,当然有可能有地斑点重合,通过多晶衍射地标定可以知道晶粒或者两相之间取向关系.如果晶粒太小,可能会出现多晶衍射环.非晶衍射是非晶衍射环,这个环均匀连续,与多晶衍射环有区别.纳米晶,微晶是从晶粒度大小角度来说地,在大一点地晶粒,叫粗晶地.在从衍射上看,一般很难作纳米晶地单晶衍射,因为最小物镜光栏选区还是太大.有做地么,不知道这个可不可以.孪晶在衍射上地表现是很值得我们学习研究地,也最见标定衍射谱地功力,大家可以参照郭可信,叶恒强编地那本《电子衍射在材料科学中应用》第六章.准晶,一般晶体不会有五次对称,只有,,,,次旋转对称(这个证明经常作为博士生入学考试题,呵呵).所以看到衍射斑点是五次对称地,对称地啊,其他什么地,可能就是准晶.个人收集整理勿做商业用途。
单晶

通常讲话中的“晶体”常指一个 具有显著的平的表面的固体, 如:一块经切割过的宝石。
但对于科学研究者来说,晶 体是具有明确的、长程的、 三维分子有序度的固体。
是否所有固体都是晶态的?
我们都知道物质的形态分为:气体、液体、固体 但不是所有的固体都是晶态。 固体分为:晶体、非晶体、和准晶体三大类 晶体:原子呈周期性排列的固体物质如 食盐、糖、 矿石等等 非晶体:原子呈无序排列的固体物质。如玻璃、松 香、琥珀、珍珠。 准晶体:介于有序和无序之间的固体物质。如一些 急冷凝固的合金Al65Cu23Fe12、Al70Pd21Mn9 。
那么晶体结构=点阵*型主
*表示“与„相联系”
晶胞
晶胞是晶体的代表,是描述晶体微观结构的基本 单元 。一般说来,晶胞都是平行六面体。整块晶 体可以看成是无数晶胞无隙并置而成。 无隙--相邻晶体之间没有任何间隙 并置--所有晶胞都是平行排列的取向相同 但不一定是最小单元。晶胞有素晶胞和复晶胞之 分。素晶胞,符号P,是晶体微观空间中的最小 单位,不可能再小。素晶胞中的原子集合相当于 晶体微观空间中的原子作周期性平移的最小集合, 叫做结构基元。复晶胞是素晶胞的多倍体;分体 心晶胞(2倍体),符号I;面心晶胞(4倍体)。 符号F;以及底心晶胞(2倍体)符号C三种。
引言
我们吃的盐是氯化钠的结晶,味精是谷氨 酸钠的结晶,冬天窗户玻璃上的冰花和天上飘 下的雪花,是水的结晶。我们可以这样说: “熠熠闪光的不一定是晶体,朴实无华、不能 闪光的未必就不是晶体”。每家厨房中常见的 砂糖、碱是晶体,每个人身上的牙齿、骨骼是 晶体,工业中的矿物岩石是晶体,日常见到的 各种金属及合金制品也属晶体,就连地上的泥 土砂石都是晶体。我们身边的固体物质中,除 了常被我们误以为是晶体的玻璃、松香、琥珀、 珍珠等之外,几乎都是晶体。晶体离我们并不 遥远,它就在我们的日常生活中。
单晶多晶非晶微晶无定形准晶的区别

单晶多晶非晶微晶无定形准晶的区别单晶,多晶,非晶,微晶,无定形,准晶的区别要理解这几个概念,首先要理解晶体概念,以及晶粒概念。
我想学固体物理的或者金属材料的都会对这些概念很清楚~自然界中物质的存在状态有三种:气态、液态、固态固体又可分为两种存在形式:晶体和非晶体晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体;晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列。
晶体共同特点:均匀性: 晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。
各向异性: 晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。
固定熔点: 晶体具有周期性结构,熔化时,各部分需要同样的温度。
规则外形: 理想环境中生长的晶体应为凸多边形。
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。
对晶体的研究,固体物理学家从成健角度分为离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体显微学则从空间几何上来分,有七大晶系,十四种布拉维点阵,230种空间群,用拓扑学,群论知识去研究理解。
可参考《晶体学中的对称群》一书 (郭可信,王仁卉著)。
与晶体对应的,原子或分子无规则排列,无周期性无对称性的固体叫非晶,如玻璃,非晶碳。
一般,无定型就是非晶英语叫amorphous,也有人叫glass(玻璃态).晶粒是另外一个概念,搞材料的人对这个最熟了。
首先提出这个概念的是凝固理论。
从液态转变为固态的过程首先要成核,然后生长,这个过程叫晶粒的成核长大。
晶粒内分子、原子都是有规则地排列的,所以一个晶粒就是单晶。
多个晶粒,每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。
英文晶粒用Grain表示,注意与Particle是有区别的。
有了晶粒,那么晶粒大小(晶粒度),均匀程度,各个晶粒的取向关系都是很重要的组织(组织简单说就是指固体微观形貌特征)参数。
对于大多数的金属材料,晶粒越细,材料性能(力学性能)越好,好比面团,颗粒粗的面团肯定不好成型,容易断裂。
所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术。
晶体多晶体非晶体区别高中物理

晶体多晶体非晶体区别高中物理篇一:正文:在高中物理中,晶体、多晶体和非晶体是重要概念。
晶体是指物质在一定的条件下形成的规则的多面体结构,例如钻石、水晶等。
多晶体是指由许多微小的晶体组成的晶体,例如水泥、玻璃等。
非晶体是指没有规则的多面体结构,而是由分子或原子随机排列形成的晶体,例如冰、沥青等。
在物理中,晶体和非晶体有不同的物理性质。
晶体有固定的熔化温度和凝固温度,称为熔点和凝固点。
非晶体没有固定的熔点和凝固点,因为它的分子或原子排列没有规则的结构。
晶体有固定的折射率,非晶体的折射率不定。
晶体有固定的对称性,非晶体没有固定的对称性。
拓展:晶体和非晶体在自然界中都有广泛的应用。
晶体可以用于制造电子设备、建筑材料和化学制品等。
非晶体可以用于制造橡胶、塑料和涂料等。
晶体和非晶体都有其独特的物理性质和应用领域。
篇二:晶体、多晶体和非晶体是物理学中的重要概念,它们在物理性质、结构和形成过程等方面存在显著差异。
晶体是一类具有规则几何形状的固体,其分子或原子排列成一定的规律,形成了有序的结构。
在晶体中,分子或原子的排列是高度有序的,并且它们之间的相互作用非常强,使得晶体具有极高的硬度和强度。
晶体还具有对称性,其结构可以在空间中对称地展开。
多晶体是一类由多个晶体组成的固体。
多晶体是由不同晶体类型的原子或分子随机组合形成的。
多晶体中不同的晶体类型之间可能存在不同的结构、性能和性质。
多晶体的结构和性能受到温度、压力、化学成分等多种因素的影响。
非晶体是一类没有规则几何形状和对称性的固体。
非晶体的分子或原子排列无序,它们之间的相互作用较弱,因此非晶体具有非常灵活的结构和性能。
非晶体通常具有较低的硬度和强度,但具有很好的柔韧性和弹性。
非晶体的形成通常需要高温、高压、化学反应等特殊条件。
在高中物理中,晶体、多晶体和非晶体的区别主要体现在它们的结构和性能上。
晶体具有规则的几何形状和对称性,具有较高的硬度和强度,而多晶体则是由多个晶体组成的,具有不同的结构和性能。
单晶、多晶、非晶以及多晶硅非晶硅电池的区别

晶体,非晶体,单晶,多晶的区别1.区别晶体非晶体?答:日常所见到的固体分为非晶体和晶体两大类,非晶体物质的内部原子排列没有一定的规律,当断裂时断口也是随机的,如塑料和玻璃等,而称之为晶体的物质,外形呈现天然的有规则的多面体,具有明显的棱角与平面,其内部的原子是按照一定的规律整齐的排列起来,所以破裂时也按照一定的平面断开,如食盐、水晶等。
2.区别单晶体和多晶体?答:有的晶体是由许许多多的小晶粒组成,若晶粒之间的排列没有规则,这种晶体称之为多晶体,如金属铜和铁。
但也有晶体本身就是一个完整的大晶粒,这种晶体称之为单晶体,如水晶和晶刚石。
3.单晶硅与多晶硅光伏电池的比较?答:单晶硅电池具有电池转换效率高,稳定性好,但是成本较高。
多晶硅电池成本低,转换效率略低于直拉单晶硅太阳能电池,材料中的各种缺陷,如晶界、位错、微缺陷,和材料中的杂质碳和氧,以及工艺过程中玷污的过渡族金属单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池的区别太阳能电池最早问世的是单晶硅太阳能电池。
硅是地球上极丰富的一种元素,几乎遍地都有硅的存在,可说是取之不尽,用硅来制造太阳能电池,原料可谓不缺。
但是提炼它却不容易,所以人们在生产单晶硅太阳能电池的同时,又研究了多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池,至今商业规模生产的太阳能电池,还没有跳出硅的系列。
其实可供制造太阳能电池的半导体材料很多,随着材料工业的发展、太阳能电池的品种将越来越多。
目前已进行研究和试制的太阳能电池,除硅系列外,还有硫化镉、砷化镓、铜铟硒等许多类型的太阳能电池,举不胜举,以下介绍几种较常见的太阳能电池。
单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是当前开发得最快的一种太阳能电池,它的构成和生产工艺已定型,产品已广泛用于宇宙空间和地面设施。
这种太阳能电池以高纯的单晶硅棒为原料,纯度要求99.999%。
为了降低生产成本,现在地面应用的太阳能电池等采用太阳能级的单晶硅棒,材料性能指标有所放宽。
有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料,经过复拉制成太阳能电池专用的单晶硅棒。
如何区别非晶硅、单晶硅、多晶硅太阳能电池板

如何区别非晶硅、单晶硅、多晶硅太阳能电池板区别非晶硅、单晶硅、多晶硅太阳能电池板名称:单晶硅英文名:Monocrystallinesilicon分子式:Si单晶硅是一种比较活泼的非金属元素,是晶体材料的重要组成部分。
硅的单晶体,具有基本完整的点阵结构的晶体。
不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导材料。
纯度要求达到99.9999%,甚至达到99.9999999%以上。
用于制造半导体器件、太阳能电池等。
用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。
熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。
单晶硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显著的半导电性。
超纯的单晶硅是本征半导体。
在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其导电的程度,而形成p型硅半导体;如掺入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高导电程度,形成n型硅半导体。
单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。
单晶硅主要用于制作半导体元件。
用途:是制造半导体硅器件的原料,用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。
名称:多晶硅英文名:polycrystallinesilicon性质:灰色金属光泽。
密度2.32~2.34。
熔点1410℃。
沸点2355℃。
溶于氢氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝酸和盐酸。
硬度介于锗和石英之间,室温下质脆,切割时易碎裂。
加热至800℃以上即有延性,1300℃时显出明显变形。
常温下不活泼,高温下与氧、氮、硫等反应。
高温熔融状态下,具有较大的化学活泼性,能与几乎任何材料作用。
具有半导体性质,是极为重要的优良半导体材料,但微量的杂质即可大大影响其导电性。
多晶硅是单质硅的一种形态。
熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。
晶体非晶准晶在结构上的异同

晶体非晶准晶在结构上的异同晶体、非晶体和准晶体是固体材料中常见的三种结构形态。
晶体是由周期性排列的原子、离子或分子组成的,具有明确的晶格结构和长程有序性。
非晶体则是由无序排列的原子、离子或分子组成的,缺乏明确的晶格结构和长程有序性。
而准晶体则是介于晶体和非晶体之间的结构形态,具有部分有序性。
在结构上,晶体、非晶体和准晶体存在着一些明显的异同。
首先,晶体具有明确的晶格结构,原子、离子或分子按照规则的方式排列,并且在空间中具有周期性的重复性。
而非晶体则没有明确的晶格结构,原子、离子或分子的排列是无序的。
准晶体则介于两者之间,具有部分长程有序性,但不完全具备晶体的周期性重复结构。
因此,晶体和非晶体在结构上存在着明显的差异。
晶体具有明确的晶体面和晶体轴方向。
晶体面是晶体中原子、离子或分子排列的平面,晶体轴方向则是晶体中原子、离子或分子排列的方向。
这种有序的结构使得晶体具有一些特殊的物理性质,如各向异性和晶体光学效应。
而非晶体由于无序排列的结构,没有明确的晶体面和晶体轴方向。
准晶体在结构上介于两者之间,具有部分的晶体面和晶体轴方向。
晶体和准晶体在结构上还存在着类似的周期性重复性。
晶体的周期性重复结构使得其具有一些特殊的物理和化学性质,如特定的热膨胀性、热导率和电导率。
准晶体虽然没有完全的周期性重复结构,但其部分有序性使得其具有一些类似晶体的性质。
而非晶体由于无序排列的结构,缺乏周期性重复性,因此其物理和化学性质与晶体和准晶体有很大的差异。
总的来说,晶体、非晶体和准晶体在结构上存在着明显的异同。
晶体具有明确的晶格结构和周期性重复性,而非晶体则是无序排列的结构,缺乏明确的晶格结构和周期性重复性。
准晶体则介于两者之间,具有部分有序性。
这些结构上的差异导致晶体、非晶体和准晶体具有不同的物理和化学性质。
因此,对于材料科学和固体物理领域的研究来说,深入理解晶体、非晶体和准晶体的结构特点具有重要意义。
单晶硅,多晶硅,非晶硅的区别和性能差异

单晶硅,多晶硅,非晶硅的区别和性能差异一、单晶硅太阳能电池名称:单晶硅英文名:Monocrystalline silicon单晶硅是一种比较活泼的非金属元素,是晶体材料的重要组成部分。
硅的单晶体,具有基本完整的点阵结构的晶体。
不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导材料。
纯度要求达到99.9999%,甚至达到99.9999999%以上。
用于制造半导体器件、太阳能电池等。
用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。
熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。
单晶硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显著的半导电性。
超纯的单晶硅是本征半导体。
在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其导电的程度,而形成p型硅半导体;如掺入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高导电程度,形成n型硅半导体。
单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。
单晶硅主要用于制作半导体元件。
用途:是制造半导体硅器件的原料,用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。
二、多晶硅太阳能电池名称:多晶硅英文名:polycrystalline silicon性质:灰色金属光泽。
密度2.32~2.34。
熔点1410℃。
沸点2355℃。
溶于氢氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝酸和盐酸。
硬度介于锗和石英之间,室温下质脆,切割时易碎裂。
加热至800℃以上即有延性,1300℃时显出明显变形。
常温下不活泼,高温下与氧、氮、硫等反应。
高温熔融状态下,具有较大的化学活泼性,能与几乎任何材料作用。
具有半导体性质,是极为重要的优良半导体材料,但微量的杂质即可大大影响其导电性。
多晶硅是单质硅的一种形态。
熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。
单多晶区别

英文名:amorphous silicon
非晶硅是一种直接能带半导体,它的结构内部有许多所谓的“悬键”,也就是没有和周围的硅原子成键的电子,这些电子在电场作用下就可以产生电流,并不需要声子的帮助,因而非晶硅可以做得很薄,还有制作成本低的优点.
非晶硅的制备:由非晶态合金的制备知道,要获得非晶态,需要有高的冷却速率,而对冷却速率的具体要求随材料而定。硅要求有极高的冷却速率,用液态快速淬火的方法目前还无法得到非晶态。近年来,发展了许多种气相淀积非晶态硅膜的技术,其中包括真空蒸发、辉光放电、溅射及化学气相淀积等方法。一般所用的主要原料是单硅烷(SiH4)、二硅烷(Si2H6)、四氟化硅(SiF4)等,纯度要求很高。
用 途: 是制造半导体硅器件的原料,用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。
名 称:多晶硅
英文名:polycrystalline silicon
性 质:灰色金属光泽。密度2.32~2.34。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间,室温下质脆,切割时易碎裂。加热至800℃以上即有延性,1300℃时显出明显变形。常温下不活泼,高温下与氧、氮、硫等反应。高温熔融状态下,具有较大的化学活泼性,能与几乎任何材料作用。具有半导体性质,是极为重要的优良半导体材料,但微量的杂质即可大大影响其导电性。
1.区别晶体非晶体?
日常所见到的固体分为非晶体和晶体两大类,非晶体物质的内部原子排列没有一定的规律,当断裂时断口也是随机的,如塑料和玻璃等,而称之为晶体的物质,外形呈现天然的有规则的多面体,具有明显的棱角与平面,其内部的原子是按照一定的规律整齐的排列起来,所以破裂时也按照一定的平面断开,如食盐、水晶等。
晶体非晶准晶在结构上的异同

晶体非晶准晶在结构上的异同
晶体、非晶体和准晶体是固体材料中常见的三种结构形态。
它们在
结构上有着明显的异同,下面将分别进行介绍。
一、晶体
晶体是由原子、离子或分子按照一定的规律排列而成的固体材料。
晶
体的结构具有高度的有序性和周期性,其内部原子排列呈现出一定的
对称性。
晶体的结构可以用晶格和基元来描述,晶格是指晶体中原子、离子或分子排列的空间周期性结构,基元是指晶格中最小的重复单元。
晶体的结构可以通过X射线衍射等方法进行表征。
二、非晶体
非晶体是由原子、离子或分子无规则排列而成的固体材料。
非晶体的
结构缺乏周期性,其内部原子排列呈现出无序性。
非晶体的结构可以
用连续分布函数来描述,连续分布函数是指非晶体中原子、离子或分
子的位置分布函数。
非晶体的结构可以通过透射电镜等方法进行表征。
三、准晶体
准晶体是介于晶体和非晶体之间的一种结构形态。
准晶体的结构具有
一定的周期性,但是其周期性不如晶体那么完美,同时也存在着一定
的无序性。
准晶体的结构可以用准晶体晶格和准晶体基元来描述,准
晶体晶格是指准晶体中原子、离子或分子排列的空间周期性结构,准
晶体基元是指准晶体中最小的重复单元。
准晶体的结构可以通过透射
电镜等方法进行表征。
总的来说,晶体、非晶体和准晶体在结构上有着明显的异同。
晶体具
有高度的有序性和周期性,非晶体缺乏周期性,准晶体介于两者之间。
三者的结构可以用不同的方法进行表征,这些方法也反映了它们的结
构特点。
单晶硅多晶硅非晶硅

单晶硅多晶硅非晶硅单晶硅、多晶硅和非晶硅是常见的硅材料,它们在电子行业和太阳能领域中得到广泛应用。
本文将分别介绍这三种硅材料的特点和应用。
单晶硅是一种具有高纯度和完全结晶的硅材料。
它的晶体结构非常有序,没有晶界和杂质存在。
由于这种结构的特殊性,单晶硅具有优异的电子特性,包括高电子迁移率和低电阻率。
这使得单晶硅成为制造高性能集成电路的理想材料。
在集成电路制造过程中,单晶硅通常被用作衬底材料,通过控制晶体生长方向和掺杂技术,可以制备出各种不同的器件结构。
此外,单晶硅还被广泛应用于光伏领域,用于制造高效的太阳能电池。
多晶硅是由许多小晶体组成的硅材料。
与单晶硅相比,多晶硅的晶体结构不太有序,其中存在许多晶界和杂质。
这些晶界和杂质对电子迁移和电阻产生一定的影响,使得多晶硅的电子特性略逊于单晶硅。
然而,多晶硅具有较低的制备成本和较高的材料利用率,因此在一些应用中具有一定的优势。
多晶硅广泛应用于太阳能电池制造中,通过将多晶硅材料切割成薄片,并进行光伏电池的制造流程,可以制备出高效的太阳能电池。
非晶硅是一种无定形的硅材料,它的晶体结构没有明显的长程有序性。
非晶硅的制备方法包括物理气相沉积和化学气相沉积等。
非晶硅具有较高的氢含量和较低的晶体质量,导致其电子迁移率和电阻率较低。
然而,非晶硅具有优异的光学特性,包括宽光谱吸收和较短的载流子扩散长度。
这使得非晶硅在光伏领域中具有重要的应用,被广泛用于制备薄膜太阳能电池和柔性太阳能电池。
总结起来,单晶硅、多晶硅和非晶硅是三种常见的硅材料。
单晶硅具有优异的电子特性,适用于高性能集成电路和高效太阳能电池的制造。
多晶硅具有较低的制备成本和较高的材料利用率,广泛应用于太阳能电池制造。
非晶硅具有特殊的光学特性,被用于制备薄膜太阳能电池和柔性太阳能电池。
这三种硅材料各有特点,在电子行业和太阳能领域中发挥着重要的作用。
晶,多晶,非晶,微晶,无定形,准晶的区别

晶,多晶,非晶,微晶,无定形,准晶的区别要理解这几个概念,首先要理解晶体概念,以及晶粒概念。
我想学固体物理的或者金属材料的都会对这些概念很清楚!自然界中物质的存在状态有三种:气态、液态、固态固体又可分为两种存在形式:晶体和非晶体晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体;晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列。
晶体共同特点:均匀性:晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。
各向异性:晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。
固定熔点:晶体具有周期性结构,熔化时,各部分需要同样的温度。
规则外形:理想环境中生长的晶体应为凸多边形。
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。
对晶体的研究,固体物理学家从成健角度分为:离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体显微学则从空间几何上来分,有七大晶系,十四种布拉菲点阵,230种空间群,用拓扑学,群论知识去研究理解。
可参考《晶体学中的对称群》一书(郭可信,王仁卉著)。
与晶体对应的,原子或分子无规则排列,无周期性无对称性的固体叫非晶,如玻璃,非晶碳。
一般,无定型就是非晶英语叫amorphous,也有人叫glass(玻璃态).晶粒是另外一个概念,搞材料的人对这个最熟了。
首先提出这个概念的是凝固理论。
从液态转变为固态的过程首先要成核,然后生长,这个过程叫晶粒的成核长大。
晶粒内分子、原子都是有规则地排列的,所以一个晶粒就是单晶。
多个晶粒,每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。
英文晶粒用Grain表示,注意与Particle是有区别的。
有了晶粒,那么晶粒大小(晶粒度),均匀程度,各个晶粒的取向关系都是很重要的组织(组织简单说就是指固体微观形貌特征)参数。
对于大多数的金属材料,晶粒越细,材料性能(力学性能)越好,好比面团,颗粒粗的面团肯定不好成型,容易断裂。
所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术。
科学总是喜欢极端,看得越远的镜子叫望远镜;看得越细的镜子叫显微镜。
单晶硅_多晶硅_非晶硅的区别和性能差异

单晶硅_多晶硅_非晶硅的区别和性能差异单晶硅,多晶硅,非晶硅的区别和性能差异一、单晶硅太阳能电池名称:单晶硅英文名: Monocrystalline silicon单晶硅是一种比较活泼的非金属元素,是晶体材料的重要组成部分。
硅的单晶体,具有基本完整的点阵结构的晶体。
不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导材料。
纯度要求达到99.9999,,甚至达到99.9999999,以上。
用于制造半导体器件、太阳能电池等。
用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。
熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。
单晶硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显著的半导电性。
超纯的单晶硅是本征半导体。
在超纯单晶硅中掺入微量的?A族元素,如硼可提高其导电的程度,而形成p型硅半导体;如掺入微量的?A族元素,如磷或砷也可提高导电程度,形成n型硅半导体。
单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。
单晶硅主要用于制作半导体元件。
用途:是制造半导体硅器件的原料,用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。
二、多晶硅太阳能电池名称:多晶硅英文名:polycrystalline silicon性质:灰色金属光泽。
密度2.32~2.34。
熔点1410?。
沸点2355?。
溶于氢氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝酸和盐酸。
硬度介于锗和石英之间,室温下质脆,切割时易碎裂。
加热至800?以上即有延性,1300?时显出明显变形。
常温下不活泼,高温下与氧、氮、硫等反应。
高温熔融状态下,具有较大的化学活泼性,能与几乎任何材料作用。
具有半导体性质,是极为重要的优良半导体材料,但微量的杂质即可大大影响其导电性。
多晶硅是单质硅的一种形态。
熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
单晶,多晶,非晶,微晶,无定形,准晶的区别
要理解这几个概念,首先要理解晶体概念,以及晶粒概念。
我想学固体物理的或者金属材料的都会对这些概念很清楚!
自然界中物质的存在状态有三种:气态、液态、固态
固体又可分为两种存在形式:晶体和非晶体
晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体;晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列。
晶体共同特点:
均匀性:晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。
各向异性:晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。
固定熔点:晶体具有周期性结构,熔化时,各部分需要同样的温度。
规则外形:理想环境中生长的晶体应为凸多边形。
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。
对晶体的研究,固体物理学家从成健角度分为:离子晶体, 原子晶体, 分子晶体, 金属晶体。
显微学则从空间几何上来分,有七大晶系,十四种布拉菲点阵,230种空间群。
与晶体对应的,原子或分子无规则排列,无周期性无对称性的固体叫非晶,如玻璃,非晶碳。
一般,无定型就是非晶英语叫amorphous,也有人叫glass(玻璃态)。
晶粒是另外一个概念,搞材料的人对这个最熟了。
首先提出这个概念的是凝固理论。
从液态转变为固态的过程首先要成核,然后生长,这个过程叫晶粒的成核长大。
晶粒内分子、原子都是有规则地排列的,所以一个晶粒就是单晶。
多个晶粒,每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。
英文晶粒用Grain表示,注意与Particle是有区别的。
有了晶粒,那么晶粒大小(晶粒度),均匀程度,各个晶粒的取向关系都是很重要的组织(组织简单说就是指固体微观形貌特征)参数。
对于大多数的金属材料,晶粒越细,材料性能(力学性能)越好,好比面团,颗粒粗的面团肯定不好成型,容易断裂。
所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术。
科学总是喜欢极端,看得越远的镜子叫望远镜;看得越细的镜子叫显微镜。
晶粒度也是这样的,很小的晶粒度我们喜欢,很大的我们也喜欢。
最初,显微镜倍数还不是很高的时候,能看到微米级的时候,觉得晶粒小的微米数量是非常小的了,而且这个时候材料的力学性能特别好。
人们习惯把这种小尺度晶粒较微晶。
然而科学总是发展的,有一天人们发现如果晶粒度在小呢,材料性能变得不可思议了,什么量子效应,隧道效应,超延展性等等很多小尺寸效应都出来了,这就是现在很热的,热得不得了的纳米,晶粒度在1nm-100nm之间的晶粒我们叫纳米晶。
再说说非晶,非晶是无规则排列,无周期无对称特征,原子排列无序,没有一定的晶格常数,描叙结构特点的只有径向分布函数,这是个统计的量。
我们不知道具体确定的晶格常数,我们总可以知道面间距的统计分布情况吧。
非晶有很多诱人的特性,所以也有一帮子人在成天做非晶,尤其是作大块的金属非晶。
因为它的应力应变曲线很特别。
前面说了,从液态到到固态有个成核长大的过程,我不让他成核呢,直接到固态,得到非晶,这需要很快的冷却速度。
所以各路人马一方面在拼命提高冷却速度,一方面在不断寻找新的合金配方,因为不同的合金配方有不同的非晶形成能力,通常有Tg参数征,叫玻璃化温度。
非晶没有晶粒,也就没有晶界一说。
也有人说过非晶可以看成有晶界组成。
那么另一方面,我让他成核,不让他长大呢,不就成了纳米晶。
人们都说,强扭的瓜不甜,既然都是抑制成核长大,那么从热力学上看,很多非晶,纳米晶应该不是稳态相。
所以你作出非晶、纳米晶了,人们自然会问你热稳定性如何。
后来,卢柯是搞非晶的,读研究生的时候他还一直想把非晶的结构搞清楚。
他想既然我把非晶做出来了,为什么我不可以把非晶直接晶化成纳米晶呢,纳米晶热啊,这也是一种方法,叫非晶晶化法。
既然晶界是一种缺陷,缺陷当然会影响材料性能,好坏先不管他,但是总不好控制。
如果我把整个一个材料做成一个晶粒,也就是单晶,会是什么样子呢,人们发现单晶确实会有多晶非晶不同的性能,各向异性,谁都知道啊。
当然还有其他的特性。
所以很多人也在天天捣鼓着,弄些单晶来。
现在不得不说准晶。
准晶体的发现,是20世纪80年代晶体学研究中的一次突破。
这是我们做电镜的人的功劳。
1984年底,等人宣布,他们在急冷凝固的Al Mn合金中发现了具有五重旋转对称但并无无平移周期性的合金相,在晶体学及相关的学术界引起了很大的震动。
不久,这种无平移同期性但有位置序的晶体就被称为准晶。
孪晶,英文叫twinning,孪晶其实是金属塑性变形里的一个重要概念。
孪生与滑移是两种基本的形变机制。
从微观上看,晶体原子排列沿某一特定面镜像对称。
那个面叫栾晶面。
很多教科书有介绍。
一般面心立方结构的金属材料,滑移系多,已发生滑移,但是特定条件下也有孪生。
加上面心立方结构层错能高,不容易出现孪晶,曾经一段能够在面心立方里发现孪晶也可以发很好的文章。
前两年,马恩就因为在铝里面发现了孪晶,发了篇Science。
卢柯去年也因为在纳米铜里做出了很多孪晶,既提高了铜的强度,又保持了铜良好导电性(通常这是一对矛盾),也发了个Science。
现在,从显微学上来看单晶,多晶,微晶,非晶,准晶,纳米晶,加上孪晶。
单晶与多晶,一个晶粒就是单晶,多个晶粒就是多晶,没有晶粒就是非晶。
单晶只有一套衍射斑点;多晶的话,取向不同会表现几套斑点,标定的时候,一套一套来,当然有可能有的斑点重合,通过多晶衍射的标定可以知道晶粒或者两相之间取向关系。
如果晶粒太小,可能会出现多晶衍射环。
非晶衍射是非晶衍射环,这个环均匀连续,与多晶衍射环有区别。
纳米晶,微晶是从晶粒度大小角度来说的,在大一点的晶粒,叫粗晶的。
在从衍射上看,一般很难作纳米晶的单晶衍射,因为最小物镜光栏选区还是太大。