无机合成化学5合成晶体.ppt

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1、第五章合成晶体主要内容晶体概述晶体的形成合成晶体的方法与技术晶体生长设备1.晶体概述什么是晶体晶体的基本性质晶体的分析人工晶体的分类晶体的应用重要的晶体人工晶体的研究领域什么是晶体物质是由原子、分子或离子组成的。当这些微观粒子在三维空间按一定的规则进行排列，形成空间点阵结构时，就形成了晶体。因此，具有空间点阵结构的固体就叫晶体。晶体又有单晶体和多晶体之分。单晶体就是由同一空间点阵结构贯穿晶体而成的；而多晶体却没有这种能贯穿整个晶体的结构，它是由许多单晶体以随机的取向结合起来的。晶体的基本性质（通性）自范性：自范性是指晶体在适当条件下可以自发地形成几何多

2、面体的性质。即晶面数+晶顶数=晶棱数+2均一性：从同一方向观察，该方向上的宏观性质与观察的位置无关各向异性：同一格子构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的性质也随方向的不同而有所差异，这就是晶体的异向性。对称性：在晶体的外形上，也常有相等的晶面、晶棱和角顶重复出现。这种相同的性质在不同的方向或位置上作有规律地重复，就是对称性。晶体的格子构造本身就是质点重复规律的体现。最小内能：在相同的热力学条件下晶体与同种物质的非晶质体、液体、气体相比较，其内能最小。稳定性：晶体由于有最小内能，因而结晶状态是一个相对稳定的状态。这就是晶体的稳定性。

3、晶体的分析1669N.Steno晶面角守恒定律1848A.Bravias晶体空间点阵结构1885Fedrov230空间群的推引1895W.C.RoentgenX射线1912M.vonLaueX射线衍射1914Bragg父子测定晶体结构1927C.J.Davisson晶体对电子的衍射G.P.Thomson1931E.Ruska电子显微镜人工晶体的分类人工晶体的分类：人工晶体按照功能不同，可粗略分为半导体晶体，激光晶体，非线性光学晶体，光折变晶体，闪烁晶体，电光、磁光、声光调制晶体，压电晶体，红外探测晶体，光学晶体，双折射晶体，宝石晶体与超硬晶体等十二类。晶

4、体的应用压电晶体在外力作用下发生变形时，其表面产生电荷效应的晶体。可制成换能器、拾音器、振子以及传感器。最初采用酒石酸钾钠一类水溶性晶体，现已被性能优良的人工水晶、四硼酸锂、铌酸锂、钽酸锂等取代。激光晶体已获得有激光输出的晶体有数百种以上，但真正成为激光工作物质的主要是红宝石、钇铝石榴石，对激光晶体的研究主要是向波长可调谐、高效率和大功率（钇镓石榴石系列）、多功能的方向发展。电光晶体在外加电场作用下折射率发生变化，从而使通过晶体的一束激光分解为两束偏振方向相互垂直的偏振光，并产生一根位差效应的晶体．适用于激光的调制和偏振．常用的电光晶体有铌酸锂、钽酸锂以

5、及磷酸二氢钾（KDP）类晶体。声光晶体具有声光效应的晶体．主要有二氧化碲和钼酸铅，适用于激光的偏振和调制。非线性光学晶体组成晶体的原子因外层电子在光作用下偏离其平衡位置而发生极化，常用的有磷酸二氢钾类晶体、铌酸锂、铌酸钾以及偏硼酸钡、三硼酸锂晶体。光折变晶体在光作用下可引起折射率变化的晶体，主要有钛酸钡、硅酸铋、铌酸锂、铌酸钡钠等。热释电晶体在外界温度变化时由其自发极化引起表面电荷效应的晶体，可用于制备热释电探测器，主要有铌酸锂、钽酸锂等闪烁晶体具有闪烁效应的晶体．广泛用于测量核辐射能量，20世纪80年代中，用坩埚下降法生长的大尺寸锗酸铋晶体，取代掺铊的

6、碘化钠晶体，成为性能最佳的闪烁晶体，其他如氟化钡、氟化铈、氟化铅等正在研制中。磁光晶体具有较大的纯法拉第效应，对使用波长的吸收系数低，磁化强度和磁导率高，用于制作光隔离器、光非互易元件、磁光存储器及磁光调制器等。重要的晶体激光晶体吸收足够的能量之后能发出一种特殊的强光-“激光”，这种晶体叫做激光晶体。首先用高压氙灯的强光照射红宝石使红宝石的原子(蓝色小球)处于激励状态即反转分布用特定波长的光照射红宝石，部分原子受激放出光子(黄色小球),最初光子的方向是随机的，大部分光子逸出红宝石外，小部分光子激发其它原子继续放出光子即诱导发射诱导发射出的光子的一部分在红

7、宝石两端平行的镜面之间来回反射，使光强不断增幅即激光共振当光强增强到一定程度，光从部分透过性的反射镜面处逸出成为激光半导体器件的发展也经历了从电子管半导体集成电路大规模集成电路超大规模集成电路的五代历程。半导体晶体半导体是指电阻率介于典型的金属和典型的绝缘体之间的一类物质，其电阻率在10-2至107欧姆/厘米之间。最常见的半导体晶体是周期表上第IV主族的硅(Si)和锗(Ge)，此外还有III～V族的砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb)和II～VI族的硒化锌(ZnSe)等。重要的晶体指标电子管计算机微机对比体积/立方英尺30,0000.001～106功耗

8、/千瓦1400.00255.6×104重量/吨300.0056.0×103全面平