晶體的生長(zhǎng)課件

晶體的生長(zhǎng)方式

學(xué)號(hào)：20121801003晶體的基本知識(shí)晶體的定義

晶體（crystal）由結(jié)晶物質(zhì)構(gòu)成的、其內(nèi)部的構(gòu)造質(zhì)點(diǎn)(如原子、分子)呈平移周期性規(guī)律排列的固體。

晶體即是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間呈周期性重復(fù)排列的固體。 如:冰，白砂糖晶體，食鹽等

白砂糖晶體晶體的基本知識(shí)晶體的特性

整齊規(guī)則的幾何外形。

固定的熔點(diǎn)，在熔化過(guò)程中，晶體溫度始終保持不變。

各向異性，具有長(zhǎng)程有序，并成周期性重復(fù)排列。

晶體可以使X光發(fā)生有規(guī)律的衍射。宏觀上能否產(chǎn)生X光衍射現(xiàn)象，是實(shí)驗(yàn)上判定某物質(zhì)是不是晶體的主要方法。熔體生長(zhǎng)法（如提拉法）基本原理：將構(gòu)成晶體的原料放在坩堝中加熱熔化，在熔體表面接籽晶提拉熔體，在受控條件下，使籽晶和熔體在交界面上不斷進(jìn)行原子或分子的重新排列，隨降溫逐漸凝固而生長(zhǎng)出單晶體。左圖是提拉法示意圖。要求：1.將待生長(zhǎng)的晶體的原料放在耐高溫的坩堝中加熱熔化，調(diào)整爐內(nèi)溫度場(chǎng)，使熔體上部處于過(guò)冷狀態(tài)。2.然后在籽晶桿上安放一粒籽晶，讓籽晶接觸熔體表面，待籽晶表面稍熔后，提拉并轉(zhuǎn)動(dòng)籽晶桿，使熔體處于過(guò)冷狀態(tài)而結(jié)晶于籽晶上，在不斷提拉和旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，生長(zhǎng)出圓柱狀晶體。提拉法示意圖優(yōu)點(diǎn)：（1）在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中可以直接進(jìn)行測(cè)試與觀察，有利于控制生長(zhǎng)條件（2）使用優(yōu)質(zhì)定向籽晶和“縮頸”技術(shù)，可減少晶體缺陷，獲得所需取向的晶體（3）晶體生長(zhǎng)速度較快（4）晶體位錯(cuò)密度低，光學(xué)均一性高。缺點(diǎn)：（1）坩堝材料對(duì)晶體可能產(chǎn)生污染（2）熔體的液流作用、傳動(dòng)裝置的振動(dòng)和溫度的波動(dòng)都會(huì)對(duì)晶體的質(zhì)量產(chǎn)生影響提拉法的優(yōu)缺點(diǎn)溶液生長(zhǎng)法（如降溫法）降溫法是從溶液中生長(zhǎng)晶體最常用的方法之一，適用于溶解度及溶解度的溫度系數(shù)都較大的物質(zhì)基本原理：利用物質(zhì)較大的正溶解度溫度系數(shù)，在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中不斷降溫，使析出的溶質(zhì)不斷長(zhǎng)到籽晶上，常用溫度區(qū)間從室溫到50~60℃。用降溫法生長(zhǎng)晶體的主要關(guān)鍵是在整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，掌握合適的降溫速度，是溶液始終處于亞穩(wěn)過(guò)飽和，并維持合適的過(guò)飽和度，使晶體正常生長(zhǎng)。氣相生長(zhǎng)法氣相生長(zhǎng)的原理是將擬生長(zhǎng)的晶體材料通過(guò)升華，蒸發(fā)，分解等過(guò)程轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，然后在適合的條件下使它成為過(guò)飽和蒸汽，經(jīng)過(guò)冷凝結(jié)晶而長(zhǎng)出晶體。用這種方法生長(zhǎng)的晶體，純度高，完整性好，由于晶體生長(zhǎng)的流體相（氣相）分子密度很低，氣相與固相的比容相差很大，使得從氣相中生長(zhǎng)晶體的速率要比從熔體或液體中都要低許多，所以這種方法目前主要是用來(lái)生長(zhǎng)晶須以及厚度大約在幾個(gè)微米到幾百微米的薄膜晶體，即通常所說(shuō)的氣相外延技術(shù)。固相生長(zhǎng)法用固-固法生長(zhǎng)晶體，有時(shí)也稱為再結(jié)晶生長(zhǎng)方法，它主要是依靠在固體材料中的擴(kuò)散，是多晶體轉(zhuǎn)變?yōu)閱尉w。由于固體中的擴(kuò)散速率非常小，因此難于得到大塊晶體薄膜生長(zhǎng)法（如液相外延法）液相外延(liquidphaseepitaxial簡(jiǎn)稱LPE法)是將擬生長(zhǎng)的單晶組成物質(zhì)直接熔化