晶体生长理论.ppt

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1、晶体生长晶体生长简介晶体需求天然晶体的不足新应用，新晶体晶体与生活晶体生长过程简介提拉法简介多晶料合成籽晶晶体生长晶体出炉晶体图片晶体生长理论晶体生长理论简介层生长理论螺旋生长理论周期键链(PBC)理论枝晶生长晶体生长晶体生长方法常温溶液法高温溶液法熔融法气相法晶体缺陷缺陷分类点缺陷线缺陷面缺陷体缺陷其它缺陷晶体生长理论就像其他的物理过程一样，晶体生长也有其内在的规律。研究晶体生长，就是研究天然晶体及人工晶体的产生、成长和变化的过程与机理，探询控制和影响晶体生长的诸多因素，寻找更加适合晶体生长的

2、结晶条件，比如温度分布（温场）、气氛、组分浓度分布、压力、溶液/熔体的流动、生长速度等。深入研究晶体生长的理论，掌握晶体生长的内在规律，可以帮助我们获得现代科学技术所急需的晶体材料。近几十年来，随着物理学、化学等基础学科和加工制备技术的不断进步，晶体生长理论研究也得到了迅速的发展，成为一门独立的分支学科。晶体生长理论已经从最初的研究晶体结构、和生长形态，进行经典的热力学分析，发展到在微观层面研究晶体生长中的物质、热量的输运、生长界面处液体/熔体的结构、界面反应等，并形成了许多晶体生长的理论或模型

3、。晶体生长理论主要研究晶体结构、晶体缺陷、晶体生长形态、晶体生长条件四者之间的关系，以及晶体生长界面动力学问题两大方面内容，目前，主要有晶体生长的热力学理论、层生长理论、螺旋生长理论、周期键链(PBC)理论、界面生长理论等。晶体生长理论简介自从1669年丹麦学者斯蒂诺(N.Steno)开始研究晶体生长理论以来，晶体生长理论经历了晶体平衡形态理论、界面生长理论、PBC理论和负离子配位多面体生长基元模型4个阶段，目前又出现了界面相理论模型等新的理论模型。现代晶体生长技术、晶体生长理论以及晶体生长实践

4、相互影响，使人们越来越接近于揭开晶体生长的神秘面纱。下面简单介绍几种重要的晶体生长理论和模型。晶体生长理论简介晶体平衡形态理论：主要包括布拉维法则（LawofBravais）、Gibbs—Wulff生长定律、BFDH法则(或称为Donnay-Harker原理)以及Frank运动学理论等。晶体平衡形态理论从晶体内部结构、应用结晶学和热力学的基本原理来探讨晶体的生长，注重于晶体的宏观和热力学条件，没有考虑晶体的微观条件和环境相对于晶体生长的影响，是晶体的宏观生长理论。晶体生长理论简介界面生长理论：主

5、要有完整光滑界面模型、非完整光滑界面模型、粗糙界面模型、弥散界面模型、粗糙化相变理论等理论或模型。界面生长理论重点讨论晶体与环境的界面形态在晶体生长过程中的作用，没有考虑晶体的微观结构，也没有考虑环境相对于晶体生长的影响。晶体生长理论简介PBC（周期键链）理论：1952年，P．Hartman、W．G．Perdok提出，把晶体划分为三种界面：F面、K面和S面。BC理论主要考虑了晶体的内部结构——周期性键链，而没有考虑环境相对于晶体生长的影响晶体生长理论简介负离子配位多面体模型：1994年由仲维卓、

6、华素坤提出，将晶体的生长形态、晶体内部结构和晶体生长条件及缺陷作为统一体加以研究，考虑的晶体生长影响因素全面，能很好地解释极性晶体的生长习性。晶体生长理论简介界面相理论模型：2001年，高大伟、李国华认为，晶体在生长过程中，位于晶体相和环境相之间的界面相可划分：界面层、吸附层和过渡层；界面相对晶体生长起着重要作用。晶体生长理论简介从晶体平衡形态理论到负离子配位多面体生长基元模型，晶体生长理论在不断地发展并趋于完善，主要体现在以下几个方面：从宏观到微观，从经验统计分析到定性预测，从考虑晶体相到考虑

7、环境相，从考虑单一的晶体相到考虑晶体相和环境相。晶体生长的定量化，并综合考虑晶体和环境相，以及微观与宏观之间的相互关系是今后晶体生长理论的发展方向。晶体平衡形态理论1669年丹麦医生斯蒂诺发表了《论固体中自然含有的固体》，开始了晶体生长理论探索的篇章。自此以来，经过各国科学家的精心研究，晶体生长理论已经有了长足的发展，出现了各种各样的不同理论及模型。本节将简单介绍一下晶体平衡形态理论。晶体平衡形态理论的主要理论及模型有：晶体平衡形态理论布拉维法则：法国晶体学家A．Bravais于1850年利用群

8、论推导出具有一定对称性的空间点阵只有14种，分属于7大晶系；1866年，Bravais又论述了实际晶面与空间格子构造中面网之间的关系，提出，实际晶体的晶面常常平行网面结点密度最大的面网，这就是布拉维法则。布拉维法则阐明了晶面发育的基本规律。晶体平衡形态理论Gibbs-Wulff晶体生长定律：1878年，J.W.吉布斯发表的著名论文《论复相物质的平衡》奠定了热力学理论的基础。Gibbs从热力学出发，提出了晶体生长最小表面能原理，即晶体在恒温和等容的条件下，如果晶体的总表面能最小，则相应的形态为晶体