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    常溫溶液法晶體生長方法簡介

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    常溫溶液法晶體生長方法簡介

    發布日期:2018-02-27 00:00 來源:http://www.drharryburke.com 點擊:

      單晶材料的制備有多種方法,而不同的特備方法下晶體額生長方法也不一樣,目前已經發展出多種生長晶體的方法,簡單介紹下常溫溶液法晶體生長方法。


      降溫法是從溶液中培養晶體的一種常用的方法。這種方法適用于溶解度和溫度系數都較大的物質,并需要一定的溫度區間。溫度區間有限制為:溫度上限由于蒸發量大不易過高,當溫度下限太低時,對晶體生長也不利。一般來說,比較合適的起始溫度是50-60℃,降溫區間以15-20℃為宜。


      降溫法的基本原理是利用物質較大的正溶解度溫度系數,在晶體生長過程中逐漸降低溫度,使析出的溶質不斷在晶體上生長。用這種方法生長的物質的溶解度溫度系數好不低于1.5g/1000g溶液.℃。


      降溫法控制晶體生長的主要關鍵是掌握合適的降溫速度,使溶液始終處在亞穩區內,并維持適宜的過飽和度。一般來說,在生長初期降溫速度要慢,到了生長后期可稍快些。


      流動法可以用于生長尺寸巨大的晶體,比如用于大功率激光設備的KDP晶體。流動法生長晶體的裝置一般由三部分組成;生長槽(育晶器),溶解槽和熱平衡槽。這種方法的優點是生長溫度和過飽和度都固定,使晶體始終在有利的溫度和合適的過飽和度下生長,避免了因生長溫度和過飽和度變化而產生的雜質分凝不均勻和生長帶等缺陷,使晶體完整性更好。流動法的另一個優點是生長大批量的晶體和培養大單晶不受溶解度和溶液體積的影響,只受生長容器大小的限制。流動法的缺點是設備比較復雜,調節三槽之間適當的溫度梯度和溶液流速之間的關系需要有一定的經驗。


      蒸發法生長晶體的基本原理是將溶劑不斷蒸發移去,而使溶液保持在過飽和狀態,從而使晶體不斷生長。此法適合于溶解度較大而其溫度系數很小或是具有負溫度系數的物質。蒸發法和流動法一樣,晶體生長也是在恒溫下進行的。不同的是流動法用補充溶質,而蒸發法用移去溶劑來造成過飽和度。


      電解溶劑法是從溶液中生長晶體的一種獨特的方法,其原理基于用電解法分解溶劑,以除去溶劑,使溶液處于過飽和狀態。此法只能應用于溶劑可以被電解而其產物很容易自溶液中移去(如氣體)的體系。同時還要求所培養的晶體在溶液中能導電而又不被電解。因此,這種方法特別適用于一些穩定的離子晶體的水溶液體系。



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