单晶制备及其应用概要

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。
金属晶体晶格结点上排列金属原子-离子时所构成的 是由阴、阳离子组成的，离 晶体。金属中的原子-离子按金属键结合，因此金属晶 分子晶体分子间以范德华力相互结合形成的 体通常具有很高的导电性和导热性、很好的可塑性和 子间的相互作用是较强烈的离子键。离子晶体 机械强度，对光的反射系数大，呈现金属光泽，在酸 晶体。大多数非金属单质及其形成的化合物如 的代表物主要是强碱和多数盐类。离子晶体的 中可替代氢形成正离子等特性。主要的结构类型为立 原子晶体中，组成晶体的微粒是原子，原子间的 干冰(CO2)、I2、大多数有机物，其固态均为 方面心密堆积、六方密堆积和立方体心密堆积三种 结构特点是：晶格上质点是阳离子和阴离子； 相互作用是共价键，共价键结合牢固，原子晶体 分子晶体。分子晶体是由分子组成，可以是极 （见金属原子密堆积）。金属晶体的物理性质和结构 晶格上质点间作用力是离子键，它比较牢固； 的熔、沸点高，硬度大，不溶于一般的溶剂，多 特点都与金属原子之间主要靠金属键键合相关。金属 性分子，也可以是非极性分子。分子间的作用 数原子晶体为绝缘体，有些如硅、锗等是优良的 晶体里只有阴、阳离子，没有分子。离子晶体 可以形成合金，是其主要性质之一。 力很弱，分子晶体具有较低的熔、沸点，硬度 半导体材料。原子晶体中不存在分子，用化学式 由金属键形成的单质晶体。金属单质及一些金属合 的性质特点，一般主要有这几个方面：有较高 小、易挥发，许多物质在常温下呈气态或液态， 金都属于金属晶Biblioteka Baidu，例如镁、铝、铁和铜等。金属晶 表示物质的组成，单质的化学式直接用元素符号 的熔点和沸点，因为要使晶体熔化就要破坏离 体中存在金属离子 ( 或金属原子 )和自由电子，金属离子 例如 O2 、 CO2 是气体，乙醇、冰醋酸是液体。 表示，两种以上元素组成的原子晶体，按各原子 键，离子键作用力较强大，所以要加热到较高 (或金属原子 )总是紧密地堆积在一起，金属离子和自由 数目的最简比写化学式。常见的原子晶体是周期 同类型分子的晶体，其熔、沸点随分子量的增 电子之间存在较强烈的金属键，自由电子在整个晶体 温度。硬而脆。多数离子晶体易溶于水。离子 系第Ⅳ A族元素的一些单质和某些化合物，例如 加而升高，例如卤素单质的熔、沸点按F2、 中自由运动，金属具有共同的特性，如金属有光泽、 晶体在固态时有离子，但不能自由移动，不能 金刚石、硅晶体、 SiO2 、 SiC、B等。对不同的 不透明，是热和电的良导体，有良好的延展性和机械 Cl2 、 Br2 、 I2 顺序递增；非金属元素的氢化物， 导电，溶于水或熔化时离子能自由移动而能导 强度。大多数金属具有较高的熔点和硬度，金属晶体 原子晶体，组成晶体的原子半径越小，共价键的 中，金属离子排列越紧密，金属离子的半径越小、离 电。按周期系同主族由上而下熔沸点升高；有机物 键长越短，即共价键越牢固，晶体的熔，沸点越 子电荷越高，金属键越强，金属的熔、沸点越高。 的同系物随碳原子数的增加，熔沸点升高。但 高，例如金刚石、碳化硅、硅晶体的熔沸点依次
亚稳过饱和区---- A´B´和AB之间
3、现代生长技术体系划分与衍生
(CaF，CsI)
自动提拉法 焰熔法 坩埚下降法 导模提拉法 液封提拉法 焰熔法磁场提拉法 微重力法 双坩埚法 气体分解 气体合成（GaN,SiC） 金属有机物(MOCVD) 升华凝结法 分子束法 阴极溅射法 水热合成法（水晶） 蒸发法 降温法（ADP、DKDP) 凝胶法
熔体生长 单 晶 生 长 技 术
提拉法
区熔法
激光基座法
固相生长（金刚石）
化学气相沉积法
气相生长
气相运输法 物理气相沉积法
溶液生长
低温（水）溶液法 高温溶液法（助熔剂法）
一 、 从溶液中生长晶体
由两种或两种以上物质所组成 的均匀混合物叫做溶液。包括气 体溶液、液体溶液和固体溶液．
熔体：常温下是固态的纯物质的 液相称为熔体． 1.1 饱和与过饱和
单晶制备及其应用
整个晶体是一个完整的单一结构，即结晶体 内部的微粒在三维空间呈高度有规律地、周期 性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由 同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的 排列为长程有序。
祖峰 I10690223 彭之誉 I10670126

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。
离子晶体
HF、H2O、NH3、CH3CH2OH等分子间，除 降低。 且原子晶体的熔沸点一般要比分子晶体和 存在范德华力外，还有氢键的作用力，它们的 离子晶体高。 熔沸点较高。
单晶生长方法分类
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 液体 气体 晶体 晶体 晶体 熔体生长法 溶液生长法 气相生长法
一.溶解度
溶解度是从溶液中生长晶体的 最基本的数据．溶解度可用在一 定条件(温度、压力)下饱和溶液的 浓度来表示．
溶解度曲线实际上给出不同温度下的饱和 溶液的浓度，所以也称为饱和曲线． 在一定条件下，对给定的物质，这条曲线 是确定的。
A过饱和区----不稳定的程度是有所区别的:
在靠近溶解度曲线的区域里，稳定性要好一点，如果没有外加杂质或引入晶核的 话，同时也不存在其他扰动，那么溶液本身是不会自发产生晶核而析出晶体的。---