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生长块状单晶材料熔体法

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生长块状单晶材料熔体法

发布日期:2019-04-30 00:00 来源: 点击:

单晶是由单个晶体构成的材料,单晶在自然界存在,如金刚石晶体等,也可由人工制成,如锗和硅单晶等。单晶是由一个晶核长成的,其所有晶胞均呈相同的位向,因而具有各向异性。

从熔体中生长晶体是制备大单晶和特定形状的单晶常用的和重要的一种方法,电子学、光学等现代技术应用中所需要的单晶材料,大部分是用熔体生长方法制备的,如单晶硅

,GaAs(氮化镓),LiNbO3(铌酸锂),Nd:YAG(掺钕的镱铝石榴石),Al2O3(白宝石)等以及某些碱土金属和碱土金属的卤族化合物等,许多晶体品种早已开始进行不同规模的工业生产。与其它方法相比,熔体生长通常具有生长快、晶体的纯度和完整性高等优点。

熔融法生长晶体的简单原理是将生长晶体的原料熔化,在一定条件下使之凝固,变成单晶。这里包含原料熔化和熔体凝固两大步骤,熔体须在受控制的条件下的实现定向凝固,

生长过程是通过固-液界面的移动来完成的。

要使熔体中晶体生长,须使体系的温度低于平衡温度。体系温度低于平衡温度的状态成为过冷的值为过冷度,表示体系过冷程度的大小。过冷度是熔体法晶体生长的驱动力。

晶体生长速度f与晶体温度梯度和熔体温度T梯度的关系:

对于一定的结晶物质,过冷度一定时决定晶体生长速率的主要因素是晶体与熔体温度梯度的相对大小。

单晶材料

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