第六章序晶體

1、7.1 晶體的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)特征晶體的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)特征7.2 現(xiàn)代科技中的晶體材料現(xiàn)代科技中的晶體材料7.3 晶體結(jié)構(gòu)的周期性和點陣晶體結(jié)構(gòu)的周期性和點陣 7.3.1 結(jié)構(gòu)基元與點陣結(jié)構(gòu)基元與點陣 7.3.2 點陣單位和晶格點陣單位和晶格 7.3.3 平移群平移群 7.3.4 晶胞晶胞 第第7 7章目錄章目錄7.4 晶體結(jié)構(gòu)的對稱性晶體結(jié)構(gòu)的對稱性 7.4.1 晶體的對稱操作和對稱元素晶體的對稱操作和對稱元素 7.4.2 32種晶體學(xué)點群種晶體學(xué)點群 7.4.3 7種晶系和種晶系和6種晶族種晶族 7.4.4 14種空間點陣型式種空間點陣型式 7.4.5 點陣點、直線點陣、平面點陣的指標點陣點、直線點

2、陣、平面點陣的指標 7.4.6 空間群空間群 7.4.7 晶體對稱性各種概念的相互關(guān)系晶體對稱性各種概念的相互關(guān)系7.5 X射線衍射法射線衍射法 7.5.1 晶體對晶體對X射線的相干散射射線的相干散射 7.5.2 衍射方向與晶胞參數(shù)衍射方向與晶胞參數(shù) 7.5.3 衍射強度與晶胞中原子的分布衍射強度與晶胞中原子的分布 7.5.4 多晶粉末衍射多晶粉末衍射7.6 實際晶體中的缺陷實際晶體中的缺陷 7.6.1 固有點缺陷固有點缺陷 7.6.2 雜質(zhì)點缺陷雜質(zhì)點缺陷 人類對晶體的最初認識也許是從采集石器時人類對晶體的最初認識也許是從采集石器時發(fā)現(xiàn)外形規(guī)則或光彩奪目的天然礦物開始的，進發(fā)現(xiàn)外形規(guī)則或光彩

3、奪目的天然礦物開始的，進而把它們作為玩物和飾物。世界各地的考古發(fā)掘而把它們作為玩物和飾物。世界各地的考古發(fā)掘表明，人類使用玉類寶石至少已有七千年的歷史。表明，人類使用玉類寶石至少已有七千年的歷史。我國西漢時期劉勝夫婦墓葬中的兩套金縷玉衣就我國西漢時期劉勝夫婦墓葬中的兩套金縷玉衣就用了用了46004600多玉片。唐詩、宋詞中更出現(xiàn)了多玉片。唐詩、宋詞中更出現(xiàn)了“云母云母屏風(fēng)燭影深屏風(fēng)燭影深”,“,“水晶簾不下，云母屏開水晶簾不下，云母屏開”之類之類的佳句。的佳句。5 洞洞 仙仙 歌歌 泗洲中秋作泗洲中秋作 宋宋 晁補之晁補之青煙冪處，碧海飛金鏡。永夜閑階臥桂影。露涼時零亂多少寒螀，神京遠，惟有藍

4、橋路近。水晶簾不下，云母屏開，冷浸佳人淡脂粉。待都將許多明，付與金尊，投曉共流霞傾盡。更攜取胡床上南樓，看玉做人間，素秋千頃。6 地球上的晶態(tài)物質(zhì)比比皆是，僅礦物中，就有地球上的晶態(tài)物質(zhì)比比皆是，僅礦物中，就有98%是晶體。有長達是晶體。有長達1m、上噸重的水晶，也有以克拉（、上噸重的水晶，也有以克拉（=0.2g)計的鉆石計的鉆石;有晶瑩剔透、光彩奪目的紅、藍、黃、綠寶石，有晶瑩剔透、光彩奪目的紅、藍、黃、綠寶石，也有金屬、沙土等不像是晶體的物質(zhì)；有日常生活中用也有金屬、沙土等不像是晶體的物質(zhì)；有日常生活中用的食鹽、奎寧和青霉素，也有尖端科學(xué)技術(shù)中才會遇到的食鹽、奎寧和青霉素，也有尖端科學(xué)技術(shù)

5、中才會遇到的鍺酸鉍、鈮酸鋰、磷酸氧鈦鉀的鍺酸鉍、鈮酸鋰、磷酸氧鈦鉀 動物的骨骼、毛發(fā)動物的骨骼、毛發(fā)中也有結(jié)晶組織。脫離了營養(yǎng)介質(zhì)的病毒會形成結(jié)晶，中也有結(jié)晶組織。脫離了營養(yǎng)介質(zhì)的病毒會形成結(jié)晶，例如例如“番茄停育癥番茄停育癥”病毒會結(jié)晶成漂亮的大塊斜十二面病毒會結(jié)晶成漂亮的大塊斜十二面體，若與寶石擺在一起，也許會以假亂真體，若與寶石擺在一起，也許會以假亂真6天天然然晶晶體體7天天上上飄飄落落的的晶晶體體 漫天飛舞的雪花也是晶體。我國西漢時代的韓詩外傳中就寫道“雪花六出”。 1611年德國天文學(xué)家開普勒在一本結(jié)晶學(xué)論著年德國天文學(xué)家開普勒在一本結(jié)晶學(xué)論著圣誕節(jié)禮物圣誕節(jié)禮物六方形雪中提出為什么

6、天上不六方形雪中提出為什么天上不飄落五角和七角的雪花。這一貌似簡單的問題過了飄落五角和七角的雪花。這一貌似簡單的問題過了200多年才由法國結(jié)晶學(xué)家布拉維解決。多年才由法國結(jié)晶學(xué)家布拉維解決。8人造鉆石人造鉆石 人類經(jīng)歷了漫長的過程，逐步認識到晶體獨特的結(jié)構(gòu)和奇人類經(jīng)歷了漫長的過程，逐步認識到晶體獨特的結(jié)構(gòu)和奇妙的性質(zhì)，進而探索和設(shè)計出人工生長晶體的多種技術(shù)，使晶妙的性質(zhì)，進而探索和設(shè)計出人工生長晶體的多種技術(shù)，使晶體成為人類生活尤其是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中最重要的固體材料。體成為人類生活尤其是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中最重要的固體材料。8 晶體的性質(zhì)之一晶體的性質(zhì)之一: : 均勻性均勻性v一塊晶體內(nèi)部各個部分的宏

7、觀性質(zhì)是相同的（化學(xué)組成、一塊晶體內(nèi)部各個部分的宏觀性質(zhì)是相同的（化學(xué)組成、密度、硬度等）密度、硬度等）, ,稱為晶體性質(zhì)的均勻性。稱為晶體性質(zhì)的均勻性。v非晶體也有均勻性。盡管二者起因不同，但均勻性仍只非晶體也有均勻性。盡管二者起因不同，但均勻性仍只是晶體的一種性質(zhì)是晶體的一種性質(zhì), ,而不是區(qū)別于非晶體的特性。而不是區(qū)別于非晶體的特性。v下面要講的異向性、自范性、對稱性、確定的熔點、下面要講的異向性、自范性、對稱性、確定的熔點、X射線衍射效應(yīng)則是晶體特有的性質(zhì)。射線衍射效應(yīng)則是晶體特有的性質(zhì)。 晶體的性質(zhì)之二晶體的性質(zhì)之二: : 對稱性對稱性 晶體的理想晶體的理想外形具有特定的外形具有特定

8、的對稱性對稱性, ,這是內(nèi)這是內(nèi)部結(jié)構(gòu)對稱性的部結(jié)構(gòu)對稱性的反映。反映。9 晶體的性質(zhì)之三晶體的性質(zhì)之三: : 異向性異向性 晶體的物理性質(zhì)，如電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、膨脹系數(shù)、晶體的物理性質(zhì)，如電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、膨脹系數(shù)、折射率等隨方向不同而不同折射率等隨方向不同而不同, , 稱為晶體的稱為晶體的異向性異向性, , 也也稱各向異性。稱各向異性。v石墨的電導(dǎo)率在兩個方向上相差石墨的電導(dǎo)率在兩個方向上相差6000倍：平行于層的方向上電導(dǎo)倍：平行于層的方向上電導(dǎo)率高（率高（3104S .cm-1,25oC），），且隨溫度上升而減小，為半金屬性且隨溫度上升而減小，為半金屬性導(dǎo)電導(dǎo)電; 垂直于層的方向上電導(dǎo)率卻

9、很低（垂直于層的方向上電導(dǎo)率卻很低（5S . cm-1, 25oC），），且隨溫且隨溫度上升而增大，為半導(dǎo)體性導(dǎo)電。度上升而增大，為半導(dǎo)體性導(dǎo)電。圖圖中中紅紅、藍藍球球均均為為C原原子子9云母薄片上的熱導(dǎo)率有異向性云母薄片上的熱導(dǎo)率有異向性玻璃片云母片蠟滴9 藍晶石兩個方向上的硬度差異顯著藍晶石兩個方向上的硬度差異顯著,有有“二硬石二硬石”之稱之稱; 古代的寶石工匠早就知道鉆石的八面體面（古代的寶石工匠早就知道鉆石的八面體面（111）特別難以）特別難以拋光拋光 水晶是最重要的壓電晶體，用途極為廣泛，而切割方水晶是最重要的壓電晶體，用途極為廣泛，而切割方位不同對其物理效應(yīng)的好壞影響極大。微機電技

10、術(shù)是現(xiàn)代位不同對其物理效應(yīng)的好壞影響極大。微機電技術(shù)是現(xiàn)代高新技術(shù)之一，制作微機電系統(tǒng)（高新技術(shù)之一，制作微機電系統(tǒng)（MEMS）常用）常用KOH水溶水溶液等對液等對Si單晶進行各向異性腐蝕，由于對（單晶進行各向異性腐蝕，由于對（111）晶面的腐）晶面的腐蝕速率遠小于其他晶面，因而可用（蝕速率遠小于其他晶面，因而可用（111）晶面作為阻擋腐）晶面作為阻擋腐蝕的界面。設(shè)計掩模和采取補償措施時也需要考慮各向異蝕的界面。設(shè)計掩模和采取補償措施時也需要考慮各向異性。性。9 1669年年E.Bartholinus發(fā)現(xiàn)了光束通過冰洲石的發(fā)現(xiàn)了光束通過冰洲石的雙折射現(xiàn)象雙折射現(xiàn)象: 9 介于液態(tài)與晶態(tài)之間的液

11、晶，有些雖然分子介于液態(tài)與晶態(tài)之間的液晶，有些雖然分子的位置無序，但取向有序，所以，液晶不但具有的位置無序，但取向有序，所以，液晶不但具有光學(xué)各向異性，而且液滴也呈橢球形而非球形。光學(xué)各向異性，而且液滴也呈橢球形而非球形。 9（1） 異向性與均勻性并不矛盾異向性與均勻性并不矛盾, 異向性是針對不同方向的測量異向性是針對不同方向的測量結(jié)果而言，均勻性是針對不同部位同一方向的測量結(jié)果而結(jié)果而言，均勻性是針對不同部位同一方向的測量結(jié)果而言；言；（2） 異向性并不意味著晶體的幾何度量和物理性質(zhì)在任何兩個異向性并不意味著晶體的幾何度量和物理性質(zhì)在任何兩個方向上都有差別，事實上，至少在以對稱性相聯(lián)系的方向

12、方向上都有差別，事實上，至少在以對稱性相聯(lián)系的方向上沒有差別；上沒有差別；（3） 并非晶體的任何性質(zhì)都表現(xiàn)為各向異性，當晶體的對稱性并非晶體的任何性質(zhì)都表現(xiàn)為各向異性，當晶體的對稱性很高時，某些物理性質(zhì)很高時，某些物理性質(zhì)(如電導(dǎo)率等如電導(dǎo)率等)會轉(zhuǎn)變成各向同性；會轉(zhuǎn)變成各向同性；（4） 各向異性的物質(zhì)必定結(jié)構(gòu)有序，但結(jié)構(gòu)有序的物質(zhì)未必都各向異性的物質(zhì)必定結(jié)構(gòu)有序，但結(jié)構(gòu)有序的物質(zhì)未必都是各向異性的。是各向異性的。 10 晶體的性質(zhì)之四晶體的性質(zhì)之四: : 自范性自范性 晶體在理想的生長環(huán)境中能自發(fā)地形成規(guī)則的凸多面體外形，晶體在理想的生長環(huán)境中能自發(fā)地形成規(guī)則的凸多面體外形，滿足歐拉定理：滿

13、足歐拉定理： F（晶面數(shù)）晶面數(shù)）+V（頂點數(shù)）頂點數(shù)）=E（晶棱數(shù)）晶棱數(shù)）+2 LiIO3 晶體晶體NdAl3(BO3)4 晶體晶體 晶體的性質(zhì)之五晶體的性質(zhì)之五: : 確定的熔點確定的熔點v這是由于晶體具有周期性這是由于晶體具有周期性結(jié)構(gòu)，各部分都按同一方結(jié)構(gòu)，各部分都按同一方式排列。熱振動破壞晶格式排列。熱振動破壞晶格導(dǎo)致晶體熔化時，各部分導(dǎo)致晶體熔化時，各部分需要相同的溫度。需要相同的溫度。v非晶體加熱時則是逐步軟非晶體加熱時則是逐步軟化成流體，沒有明確的熔化成流體，沒有明確的熔點。點。 晶體的性質(zhì)之六晶體的性質(zhì)之六: : X X射線衍射效應(yīng)射線衍射效應(yīng) 晶體的周期性結(jié)構(gòu)使它成為天然

14、的三維光柵，晶體的周期性結(jié)構(gòu)使它成為天然的三維光柵，周期與周期與X射線的波長相當射線的波長相當, 因此能夠?qū)σ虼四軌驅(qū)射線產(chǎn)生衍射線產(chǎn)生衍射。這是晶態(tài)與非晶態(tài)最重要的區(qū)別。射。這是晶態(tài)與非晶態(tài)最重要的區(qū)別。 正是這一性質(zhì)使晶體可作為正是這一性質(zhì)使晶體可作為X射線、電子束、射線、電子束、中子束的單色器。更重要的是利用中子束的單色器。更重要的是利用X射線衍射揭開射線衍射揭開了晶體結(jié)構(gòu)的奧秘。了晶體結(jié)構(gòu)的奧秘。 晶體的性質(zhì)之七晶體的性質(zhì)之七: : 最小熱力學(xué)能和最大穩(wěn)定性最小熱力學(xué)能和最大穩(wěn)定性 在相同熱力學(xué)條件下，化學(xué)組成相同的在相同熱力學(xué)條件下，化學(xué)組成相同的物質(zhì)，其結(jié)晶相的熱力學(xué)能小于其他物

15、相。物質(zhì)，其結(jié)晶相的熱力學(xué)能小于其他物相。即晶態(tài)是熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)，除非受到某些特即晶態(tài)是熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)，除非受到某些特殊影響，不會自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌锢頎顟B(tài)。殊影響，不會自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌锢頎顟B(tài)。 結(jié)構(gòu)決定性能，晶體這些獨特的性質(zhì)源于結(jié)構(gòu)決定性能，晶體這些獨特的性質(zhì)源于其獨特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。所以，給晶體下定義，不其獨特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。所以，給晶體下定義，不應(yīng)當只看外部形態(tài)，也不應(yīng)僅憑某一種物理或應(yīng)當只看外部形態(tài)，也不應(yīng)僅憑某一種物理或化學(xué)性質(zhì)，而應(yīng)根據(jù)晶體的內(nèi)在本質(zhì)。晶體的化學(xué)性質(zhì)，而應(yīng)根據(jù)晶體的內(nèi)在本質(zhì)。晶體的根本特征是它內(nèi)部結(jié)構(gòu)的周期性。根本特征是它內(nèi)部結(jié)構(gòu)的周期性。 晶態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖 按周期性規(guī)律重復(fù)排

16、列非晶態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖 蛋白石是含水非晶質(zhì)二氧化硅蛋白石是含水非晶質(zhì)二氧化硅SiO2nH2O ，內(nèi)部是球粒狀結(jié)構(gòu)的有，內(nèi)部是球粒狀結(jié)構(gòu)的有規(guī)則排列，球粒間距通常為規(guī)則排列，球粒間距通常為200nm（也能短至（也能短至60nm），對于光起光柵），對于光起光柵作用，呈現(xiàn)五顏六色的變彩。但球粒作用，呈現(xiàn)五顏六色的變彩。但球粒本身是無序的本身是無序的-鱗石英，從這個意義鱗石英，從這個意義上看，蛋白石不是晶體。上看，蛋白石不是晶體。 與晶體相比，非晶體的數(shù)目要少得多，常見的有玻璃、與晶體相比，非晶體的數(shù)目要少得多，常見的有玻璃、松香（以及琥珀）、瀝青等。蛋白石是著名的無機松香（以及琥珀）、瀝青等。蛋白石是著

17、名的無機“光子晶光子晶體體”，光在其中傳播會受到調(diào)制，形成光子禁帶。，光在其中傳播會受到調(diào)制，形成光子禁帶。 材料科學(xué)是人類文明大廈的基石，對于社會生產(chǎn)和材料科學(xué)是人類文明大廈的基石，對于社會生產(chǎn)和人類生活有著舉足輕重的影響。無論工農(nóng)業(yè)所必須的鋼人類生活有著舉足輕重的影響。無論工農(nóng)業(yè)所必須的鋼鐵、化工產(chǎn)品、各種合金和合成材料，還是信息處理、鐵、化工產(chǎn)品、各種合金和合成材料，還是信息處理、自動化、計算機、激光技術(shù)、光纖通信和遺傳工程等現(xiàn)自動化、計算機、激光技術(shù)、光纖通信和遺傳工程等現(xiàn)代技術(shù)中有重要應(yīng)用的特種材料，晶體材料都占有舉足代技術(shù)中有重要應(yīng)用的特種材料，晶體材料都占有舉足輕重的地位。由于人

18、們對于固態(tài)物質(zhì)的理解在很大程度輕重的地位。由于人們對于固態(tài)物質(zhì)的理解在很大程度上是以單晶材料為基礎(chǔ)的，所以，晶體在物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究上是以單晶材料為基礎(chǔ)的，所以，晶體在物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中也具有特殊重要性。中也具有特殊重要性。 現(xiàn)代科技中的晶體：單晶硅與集成電路現(xiàn)代科技中的晶體：單晶硅與集成電路 1946年發(fā)明的世界上年發(fā)明的世界上第一臺電子計算機第一臺電子計算機ENIAC使用了使用了18000只電子管只電子管, 總總重量重量 30多噸多噸, 占地占地150m2。 2007年底，一個芯片年底，一個芯片上已能集成上已能集成8.2億個晶體管。億個晶體管。半導(dǎo)體工業(yè)的飛速進步與半導(dǎo)體工業(yè)的飛速進步與單晶硅密不可

19、分。單晶硅密不可分。 半導(dǎo)體的后起之秀：砷化鎵半導(dǎo)體的后起之秀：砷化鎵 作為半導(dǎo)體材料，作為半導(dǎo)體材料，GaAs的綜合性能優(yōu)于的綜合性能優(yōu)于Si, 尤其是開尤其是開關(guān)速度為關(guān)速度為10-12s(Si為為10-9s), 以以GaAs芯片制造計算機將使運芯片制造計算機將使運算速度提高千倍。所以，算速度提高千倍。所以，GaAs是超級計算機、光信號是超級計算機、光信號處理和衛(wèi)星直接廣播接收的處理和衛(wèi)星直接廣播接收的理想材料。理想材料。 利用方解石的雙折射現(xiàn)象可以制成偏光棱鏡；利用氯化鈉、利用方解石的雙折射現(xiàn)象可以制成偏光棱鏡；利用氯化鈉、溴化鉀等堿鹵晶體的透紅外性能制作各種紅外分光光度計的窗溴化鉀等堿

20、鹵晶體的透紅外性能制作各種紅外分光光度計的窗口?？凇?氯化鎂晶體的機械強度和抗熱沖擊性比較好，廣泛用作氯化鎂晶體的機械強度和抗熱沖擊性比較好，廣泛用作人造衛(wèi)星和飛機、導(dǎo)彈光學(xué)系統(tǒng)的紅外透鏡。在氣象衛(wèi)星上人造衛(wèi)星和飛機、導(dǎo)彈光學(xué)系統(tǒng)的紅外透鏡。在氣象衛(wèi)星上作為紅外傳感器，測量云層的高度與溫度，幫助氣象學(xué)家作作為紅外傳感器，測量云層的高度與溫度，幫助氣象學(xué)家作出天氣預(yù)報。出天氣預(yù)報。 現(xiàn)代科技中的晶體：光學(xué)材料氯化鎂現(xiàn)代科技中的晶體：光學(xué)材料氯化鎂 1981年發(fā)展的碰撞鎖模染料激光器產(chǎn)生飛秒級激光脈沖。年發(fā)展的碰撞鎖模染料激光器產(chǎn)生飛秒級激光脈沖。20世紀世紀90年代年代, 更穩(wěn)定的全固體超快摻鈦

21、藍寶石飛秒激光器出現(xiàn)更穩(wěn)定的全固體超快摻鈦藍寶石飛秒激光器出現(xiàn), 使使飛秒化學(xué)成為物理化學(xué)界極其重要的研究領(lǐng)域飛秒化學(xué)成為物理化學(xué)界極其重要的研究領(lǐng)域,大大推進了人類對大大推進了人類對化學(xué)反應(yīng)微觀過程的認識和控制能力?；瘜W(xué)反應(yīng)微觀過程的認識和控制能力。1999年諾貝爾化學(xué)獎授予年諾貝爾化學(xué)獎授予Ahmed H Zewail教授教授,以表彰他利用飛秒激光脈沖技術(shù)研究超快化以表彰他利用飛秒激光脈沖技術(shù)研究超快化學(xué)反應(yīng)過程和過渡態(tài)的開拓性工作。學(xué)反應(yīng)過程和過渡態(tài)的開拓性工作。 現(xiàn)代科技中的晶體：飛秒激光器與飛秒化學(xué)現(xiàn)代科技中的晶體：飛秒激光器與飛秒化學(xué) 激光晶體激光晶體 鈮酸鋰單晶是新型鈮酸鋰單晶是

22、新型電光晶體材料，電光效電光晶體材料，電光效應(yīng)大，折射率高，用于應(yīng)大，折射率高，用于激光技術(shù)、全息存儲等激光技術(shù)、全息存儲等領(lǐng)域。領(lǐng)域。Nd:YVO4單晶是小型激光器的首選晶體單晶是小型激光器的首選晶體 中國科學(xué)院福建物質(zhì)中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所研究制備的新結(jié)構(gòu)研究所研究制備的新型非線性光學(xué)晶體型非線性光學(xué)晶體低低溫相偏硼酸鋇溫相偏硼酸鋇 (BBO)和三和三硼酸鋰硼酸鋰(LBO), 具有迄今最具有迄今最好的二階可調(diào)非線性光學(xué)好的二階可調(diào)非線性光學(xué)效應(yīng)，在醫(yī)療、科研乃至效應(yīng)，在醫(yī)療、科研乃至軍事等方面具有廣闊的應(yīng)軍事等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。用前景。 非線性光學(xué)晶體非線性光學(xué)晶體BBO 非線

23、性光學(xué)晶體非線性光學(xué)晶體KTiOPO4（KTP）是高效激光倍頻材料，廣泛用于非線性是高效激光倍頻材料，廣泛用于非線性光學(xué)領(lǐng)域，在藍綠激光器中有重要應(yīng)用。光學(xué)領(lǐng)域，在藍綠激光器中有重要應(yīng)用。藍綠激光器可用于引發(fā)核聚變、海底導(dǎo)藍綠激光器可用于引發(fā)核聚變、海底導(dǎo)彈潛艇通信等。彈潛艇通信等。KTP 現(xiàn)代科技中的晶體：紅外熱成像現(xiàn)代科技中的晶體：紅外熱成像 夜視技術(shù)中的熱電探測器使用夜視技術(shù)中的熱電探測器使用熱釋電晶體熱釋電晶體, 硫酸三甘肽（硫酸三甘肽（TGS）晶體在大部分紅外區(qū)域都有良好的晶體在大部分紅外區(qū)域都有良好的吸收特性，加入磷酸或砷酸可提高吸收特性，加入磷酸或砷酸可提高其熱釋電性能，適于制作

24、快速寬頻其熱釋電性能，適于制作快速寬頻紅外熱電探測器和視像管。紅外熱電探測器和視像管。 近年來，高靈敏度的碲鎘汞晶體又成近年來，高靈敏度的碲鎘汞晶體又成為熱電晶體中的佼佼者為熱電晶體中的佼佼者, 應(yīng)用前景廣闊。應(yīng)用前景廣闊。TGS 鍺酸鉍（BGO）晶體是一種新型閃爍晶體，在基本粒子、空間物理和高能物理等研究領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。丁肇中教授在西歐核研究中心領(lǐng)導(dǎo)的L3實驗使用大量BGO。上海硅酸鹽研究所生產(chǎn)的長25cm、重5kg的BGO晶體以分辨率最高、光衰量最低、均勻性最好等優(yōu)點在國際市場競爭中擊敗美國、法國、日本等國的同類產(chǎn)品，被國際科技界公認為佼佼者。 現(xiàn)代科技中的晶體：高能粒子探測器現(xiàn)代科技中的

25、晶體：高能粒子探測器 20世紀世紀70年代年代, 美國美國Raytheon公司的公司的M.J.Weber和和R.R.Monchamp將將BGO作為固體激光材料作為固體激光材料, 研究其光譜性質(zhì)。他們建立了一臺研究其光譜性質(zhì)。他們建立了一臺X射線射線激發(fā)熒光光譜儀。按照常規(guī)激發(fā)熒光光譜儀。按照常規(guī), Bi3+是磷光體激活劑是磷光體激活劑, 但濃度只能有百分但濃度只能有百分之幾之幾, 否則否則, 離子間相互作用將引起非輻射衰減，導(dǎo)致熒光淬滅。離子間相互作用將引起非輻射衰減，導(dǎo)致熒光淬滅。BGO晶體中晶體中Bi3+的濃度高達的濃度高達1.38 1022個個/cm3，看來不可能是閃爍晶體。，看來不可能

26、是閃爍晶體。 但但Weber卻沒有墨守成規(guī)卻沒有墨守成規(guī), 仍用仍用BGO作了實驗作了實驗, 發(fā)現(xiàn)了這種性能優(yōu)異發(fā)現(xiàn)了這種性能優(yōu)異的新型閃爍晶體。的新型閃爍晶體。 鎢酸鉛鎢酸鉛(PbWO4) 晶體晶體具有高密度、短輻照長度、具有高密度、短輻照長度、高輻照硬度和快發(fā)光等特高輻照硬度和快發(fā)光等特點，也是極具發(fā)展?jié)摿Φ狞c，也是極具發(fā)展?jié)摿Φ拈W爍晶體之一，目前的研閃爍晶體之一，目前的研究熱點集中在提高其光產(chǎn)究熱點集中在提高其光產(chǎn)額，將應(yīng)用領(lǐng)域由高能領(lǐng)額，將應(yīng)用領(lǐng)域由高能領(lǐng)域擴展到低能領(lǐng)域。域擴展到低能領(lǐng)域。 利用Y晶體使光減速 德克薩斯德克薩斯A&M大學(xué)大學(xué)的的P. Hemmer和同事們和同事們使用三道激光束使用三道激光束, 在含在含Pr的釔硅酸鹽晶體中將光的釔硅酸鹽晶體中將光速降低到速降低到45 ms-1。這種。這