單晶生長方法介紹ppt課件-文庫吧資料
2025-05-12 13:14本頁面
【正文】 ?制備過程 原料合成 ? 制取高純度的原料塊（ 制備高質量的單晶原料，高純很重要 ）。 生長過程中可以方便的觀察晶體的生長狀況。 ?提拉法生長單晶 ?特點： 從同組成的熔體中生長單晶的主要方法。在溫度較低時，填充度與生長速率呈線性關系，在溫度較高時線性關系被破壞。 ? 壓強是高壓釜內的原始填充度、溫度和溫差的函數(shù)。 ? 在一定的生長溫度下，溶解區(qū)與生長區(qū)的溫差越大，晶體生長得越快，基本呈線性關系。 因此，石英的人工合成含下述兩個過程： ① 溶質離子的活化 NaSi3O7－ + H2O ＝ Si3O6－ + Na+ + 2OH－ NaSi3O5－ + H2O ＝ Si2O4 － + Na+ + 2OH— ② 活化了的離子受生長體表面活性中心的吸引 (靜電引 力、化學引力和范德華引力 )，穿過生長表面的擴散 層而沉降到石英體表面。在接近石英培育的條件下，測得的 x值約在 7/3和 5/2之間，這意味著反應產物應當是 Na2Si2O Na2Si3O7以及它們的電離和水解產物。它是氫氧離子和堿金屬與石英表面沒有補償電荷的硅離子和氧離子等起化學反應的結果。這就說 明， OH—離子和 Na＋ 離子 參與了石英溶 解反應。 而石英的溶解與溫度關系密切，符合Arrhenius方程： lgS = △ H/ 式中， S—溶解度； △ H—溶解熱； T—熱力學 溫度； R—摩爾氣體常數(shù)，負號表示過程為吸熱反應。 培養(yǎng)石英的原料放在 高壓釜較熱的底部，籽晶 懸掛在溫度較低的上部， 高壓釜內填裝一定程度的 溶劑介質。 1）溶液法－水熱法合成石英的裝臵 高壓釜的密封結構采用“自緊式”裝臵。在有線電通訊中用石英濾波器安裝各種載波裝臵，在載波多路通訊裝臵（載波電話、載波電視等）的一根導線上可以同時使用幾對、幾百對、甚至幾千對電話而互不干擾。 石英諧振器 是無線電子設備中非常關鍵的一個元件，它具有高度的穩(wěn)定性（即受溫度 、 時間和其它外界因素的影響極?。?，敏銳的選擇性 (即從許多信號與干擾中把有用的信號選出來的能力很強 ) ，靈敏性 (即微弱信號響應能力強 )，相當寬的頻率范圍 (從幾百赫到幾兆頻 )，人造地球衛(wèi)星、導彈、飛機，電子算機等均需石英諧振器才能正常工作。石英有正 、 逆壓電效應。 ? 時間長，溫度要求高，組分復雜（是缺點） 溶液法－水熱法合成 石英水晶 石英 (水晶 )有許多重要性質，它廣泛地應用于國防、電子、通訊。 ?特點： ?晶體在柔軟而多孔的凝膠骨架中生長，有自由發(fā)育的適宜條件 ?晶體在靜止環(huán)境中生長，有利于提高晶體結果的完整性 ?設備簡單 ?難以長出大晶體 按晶體生長的反應類型 ?復分解化學反應 ?絡合分解法 ?氧化還原法 ?溶解度降低法 凝膠法生長 CaWO4單晶 示意圖 燒杯雙管育晶裝置 1. Ca(NO3)2溶液 2. Na2WO4溶液 3. 蒸餾水 4. 凝膠 5. CaWO4晶體 15均屬于溶液法 溶液法特點 ： ? 晶體可以在遠低于熔點的溫度下生長，避免了 分解、晶型轉變。 例：助熔劑法生長 MgAl2O4單晶 緩慢蒸發(fā)法制備 MgAl2O4 (助熔劑法－緩慢蒸發(fā)法 ) 原料： MgO g ( mol%) Al2O3 g ( mol%) 助熔劑： PbF2 2100 g ( mol%) B2O3 g ( mol%) 條件：鉑坩堝，蓋上開一個小孔 8h內緩慢加熱到 1250 ?C 10 – 15 d內緩慢蒸發(fā)完 用稀 HNO3 洗去助熔劑 結果：晶體直徑為 10mm ? 緩慢降溫法制備 Y3Al5O12 (YAG) (助熔劑法－緩慢降溫法 ) 原料： Y2O3 mol% 、 Al2O3 mol% ? 助熔劑： PbO mole%、 PbF2 mol% ? 條件： 1150 ?C 24 h 4 ?C/h 降溫 750 ?C 用稀 HNO3 洗去助熔劑 ? 結果： 晶體直徑 3 – 13mm 1 –
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