晶體結(jié)合鍵及生長(zhǎng)熱力學(xué)基礎(chǔ)課件

第2章結(jié)合鍵及生長(zhǎng)熱力學(xué)基礎(chǔ)本章的主要內(nèi)容簡(jiǎn)單說(shuō)明晶體結(jié)構(gòu)（布拉菲點(diǎn)陣，32點(diǎn)群，230空間群，X射線等）晶體的結(jié)合鍵晶體生長(zhǎng)的熱力學(xué)基礎(chǔ)晶體的結(jié)合鍵定義：晶體化學(xué)中把原子（或離子）間的結(jié)合力相互作用勢(shì)能函數(shù):原子間的相互作用力使原子結(jié)合成晶體時(shí)，系統(tǒng)的總能量降低，從而成為一種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)晶體中的結(jié)合鍵可分成二類(化學(xué)鍵，物理鍵)，共五種：離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵、分子鍵和氫鍵結(jié)合鍵化學(xué)鍵（一次鍵）物理鍵（二次鍵）離子鍵：離子晶體-氯化鈉共價(jià)鍵：原子晶體-金剛石金屬鍵：金屬晶體-銅，鋁分子鍵（范德華爾力）：分子晶體-氬氫鍵：氫鍵晶體-冰離子鍵

定義：當(dāng)電負(fù)性相差較大的兩個(gè)原子結(jié)合時(shí)，電負(fù)性值低的原子的外層電子向電負(fù)性高的原子移動(dòng)，使電負(fù)性值低的原子成為陽(yáng)離子，電負(fù)性高的原子成為陰離子，形成離子鍵電負(fù)性的定義：原子在成離子鍵狀態(tài)時(shí)，吸引電子的能力按電負(fù)性（EN）值從大到小的順序如下：F、N、Cl、O、Br、I、S、C、Te、P、H、Se硒、B、Si、Ge、Sn、Fe、Zn、Cr、Cu、Ag、Be、Al、Mg、Ca、Li、Na、Ba、K、Rb銣、Cs銫

純離子鍵晶體中電子云成球形對(duì)稱，為了保持晶體的電中性，晶胞中正、負(fù)離子含量和價(jià)數(shù)必須成一定的比例實(shí)際的離子晶體中，如KBr晶體中的K+、Br-之間有小部分電子云交疊，化學(xué)鍵中有共價(jià)鍵成分

離子晶體中共價(jià)鍵的成分與晶體的化學(xué)組成有關(guān)，鹵素元素與堿金屬結(jié)合而成的晶體中所含共價(jià)鍵的成分隨F、Cl、Br、I順序而增加，如NaF、NaCl、NaBr、NaI中的共價(jià)鍵分別占3%、8.5%、9.5和10.5%離子半徑與離子的電價(jià)、相鄰離子的種類、距離等因素有關(guān)正離子失去了外層電子，其半徑小于原子半徑負(fù)離子獲得電子，其半徑大于原子半徑離子半徑隨原子序數(shù)成周期性變化，同一周期或同一族元素的離子半徑隨原子序數(shù)或周期數(shù)的增大而增大離子晶體中沒(méi)有自由電子，是良絕緣體離子鍵屬?gòu)?qiáng)結(jié)合鍵，無(wú)方向性和飽和性，故離子晶體的硬度、機(jī)械強(qiáng)度、熔點(diǎn)等較高離子晶體趨向于不等徑球密堆排列定義：兩個(gè)同類原子或負(fù)電性相差很小的兩個(gè)原子，外層價(jià)電子共有而形成有方向的化學(xué)鍵當(dāng)晶體組成元素的電負(fù)性、價(jià)電子數(shù)、配位數(shù)等相等時(shí)才能形成純共價(jià)鍵共價(jià)鍵具有強(qiáng)烈的方向性和飽和性，電子共用，結(jié)合力大，晶體不呈密堆排列共價(jià)鍵由鍵角、鍵長(zhǎng)決定了共價(jià)鍵的方向性和強(qiáng)度當(dāng)共價(jià)鍵由二或三對(duì)電子組成，便形成二重或三重鍵；與單鍵相比，多重鍵更強(qiáng)，鍵更短共價(jià)鍵

共價(jià)鍵的結(jié)合都很強(qiáng)，因此，共價(jià)鍵晶體強(qiáng)度高，硬度高、熔點(diǎn)高，脆性大，導(dǎo)電性差，是絕緣體與離子晶體不同的是，共價(jià)鍵晶體在熔融狀態(tài)下仍然是絕緣體共價(jià)鍵半徑隨原子序數(shù)的增加而周期性的變化。同一周期中，原子的共價(jià)鍵半徑隨原子序數(shù)的增加而減小，同一原子的共價(jià)鍵半徑在不同的晶體中保持不變金剛石中的C的共價(jià)半徑是0.077nm；Si單晶的Si-Si共價(jià)半徑是0.117nm；rC+rSi=0.194nm，而SiC的

Si-C的距離是0.189nm，二者的值不同金剛石就是典型的共價(jià)鍵晶體，共價(jià)鍵很牢固，其熔點(diǎn)高達(dá)3750℃，是自然界中最堅(jiān)硬，最難熔的固體金剛石、Si、Ge、α-Sn等晶體的結(jié)構(gòu)相同，但Si、Ge、α-Sn含有離子鍵成分，隨Si、Ge的順序而增加，α-Sn含有金屬鍵的特征金屬鍵定義：金屬原子外層電子少，易于失去電子成為陽(yáng)離子，失去的電子形成自由電子，為整個(gè)晶體共有。正離子和構(gòu)成電子氣的自由電子之間的靜電吸引而形成晶體金屬鍵的經(jīng)典模型有兩種：一種認(rèn)為金屬原子全部離子化；另一種認(rèn)為金屬鍵包括中性原子間的共價(jià)鍵及陽(yáng)離子與自由電子間的靜電引力的復(fù)雜結(jié)構(gòu)特性：金屬鍵沒(méi)有方向性和飽和性，故金屬的晶體結(jié)構(gòu)大多具有高對(duì)稱性；結(jié)合力較大，可以用硬球密堆模型來(lái)描述金屬晶體的結(jié)構(gòu)由于大量自由電子氣的存在，金屬晶體的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性能優(yōu)良，延展性好，熔點(diǎn)較高，具有正電阻系數(shù)性，金屬不透明，并具有金屬光澤絕大多數(shù)金屬為高配位數(shù)的面心立方、六角密堆或體心立方結(jié)構(gòu)；ⅠA族的堿金屬元素（Li，Na，K，Rb，Cs）形成晶體為體心立方；ⅡA族的堿土金屬元素（Be，Mg，Ca，Sr，Ba）形成的晶體大部分為六方密排結(jié)構(gòu)；ⅢB到ⅡB是過(guò)渡族金屬，其晶體結(jié)構(gòu)既有體心立方，面心立方結(jié)構(gòu)，又有六方密排堆積結(jié)構(gòu)；其中存在一個(gè)晶格結(jié)構(gòu)型式的過(guò)渡，開(kāi)始是體心立方和密排六方為主，最后完全為面心立方結(jié)構(gòu)組成原子團(tuán)或分子內(nèi)部原子之間是共價(jià)鍵，如甲烷但分子晶體中原子團(tuán)或分子之間的結(jié)合，是靠分子之間的結(jié)合力(范德互爾斯力)，由以下三種力組成：有永久偶極性的分子存在庫(kù)侖靜電作用，從而存在使分子作平行取向結(jié)合到一起的鍵合力原子中的運(yùn)動(dòng)電子可感生近鄰原子的瞬間偶極矩，從而形成鍵合力中性原子或分子的色散互作用，使中性原子或分子產(chǎn)生鍵合力（主要部分）分子鍵CH4弱鍵，結(jié)合鍵能很低電子云偏移，結(jié)合力很小，無(wú)方向性和飽和性，分子趨于密堆排列分子晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都較低，硬度也小，如高分子材料123存在于NH或OH團(tuán)的H和電負(fù)性較高的原子（N、O、F、Cl或S）之間的一種鍵合力它的符號(hào)是A-H...B，其中A-H是共價(jià)連接，電負(fù)性較大的X原子強(qiáng)烈吸引H原子的核外電子云，使H核幾乎成裸露狀態(tài)，H核半徑相當(dāng)?。?.03nm），且無(wú)內(nèi)層電子，與電負(fù)性大的B有較強(qiáng)的靜電相互作用，H...B是一種有方向性的分子鍵——?dú)滏IB原子近似位于A-H共價(jià)鍵的延長(zhǎng)線上，和該鍵的偏離不超過(guò)20°氫鍵特點(diǎn)氫鍵是一種弱鍵，具有飽和性和方向性，鍵能在8-40kJ/mol由氫鍵結(jié)合而成的晶體的硬度、熔點(diǎn)都較低氫鍵決定了許多無(wú)機(jī)化合物，如水合物晶體，氨化物，以及有機(jī)化合物，如蛋白質(zhì)、核酸等的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，是一些晶體中形成網(wǎng)絡(luò)的原因例如：冰中就存在氫鍵形成的三維網(wǎng)絡(luò)，使冰的密度小于水氫鍵的相對(duì)強(qiáng)弱與A和B原子的電負(fù)性有關(guān)，A，B原子的電負(fù)性越大，形成的氫鍵越強(qiáng)與A和B原子的原子半徑有關(guān)，A，B原子的原子半徑越小，越易于接近氫核，形成的氫鍵越強(qiáng)例如：F原子的電負(fù)性最大，原子半徑較小，所以-F-H…F中的氫鍵最強(qiáng)晶體生長(zhǎng)的基礎(chǔ)相變及分類三種相變的熱力學(xué)條件晶體生長(zhǎng)形核方式晶體生長(zhǎng)的界面晶體的外形相變定義：指在一定外界條件下，體系中發(fā)生的從一相到另一相的變化過(guò)程狹義相變：過(guò)程前后相的化學(xué)組成不變，即不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)廣義相變：包括過(guò)程前后相組成的變化一，按熱力學(xué)分類：一級(jí)相變和二級(jí)相變一級(jí)相變：一般類型：晶體的熔化、升華液體的凝固、氣化氣體的凝聚以及晶體中的多數(shù)晶型轉(zhuǎn)變等特點(diǎn)：有相變潛熱，并伴隨有體積改變常壓，冰0℃融化，1kg冰轉(zhuǎn)成同水，吸熱79.6千卡，體積收縮；冰汽化潛熱335kJ/kg氧化鋯：不同溫度，從單斜依次向四方和立方轉(zhuǎn)變，體積變化特點(diǎn)：相變時(shí)兩相化學(xué)勢(shì)相等，其一級(jí)偏微熵也相等，而二級(jí)偏微熵不等

結(jié)論：無(wú)相變潛熱，無(wú)體積的不連續(xù)性，只有熱容量Cp、熱膨脹系數(shù)

和等溫壓縮系數(shù)的不連續(xù)普遍類型：合金有序－無(wú)序轉(zhuǎn)變；在居里溫度下（770℃），鐵磁體與順磁體之間的轉(zhuǎn)變；無(wú)外磁場(chǎng)時(shí)，超導(dǎo)物質(zhì)在正常導(dǎo)電態(tài)與超導(dǎo)態(tài)之間的轉(zhuǎn)變；正常液氦與超流動(dòng)性液氦之間的轉(zhuǎn)變等二級(jí)相變：鎳的比熱在臨界溫度下的發(fā)生二級(jí)相變，熱容量值發(fā)生改變二、按相變方式分類成核－長(zhǎng)大型相變由小范圍的濃度和溫度起伏，開(kāi)始發(fā)生相變，并形成新相核心；例：無(wú)籽晶布里奇曼法生長(zhǎng)碲鋅鎘晶體連續(xù)型相變(不穩(wěn)分相)由范圍廣的濃度起伏連續(xù)長(zhǎng)大形成新相；例：微晶玻璃生成；氧化鋯相變單斜m-ZrO2，在1000-1200℃轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆絫-ZrO2，在2370℃轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎絚-ZrO2；鐵的相變?chǔ)?Fe，γ-Fe，α-Fe。三、按質(zhì)點(diǎn)遷移特征分類

擴(kuò)散型：有質(zhì)點(diǎn)遷移，如：脫溶沉淀、調(diào)幅分解、共析轉(zhuǎn)變等無(wú)擴(kuò)散型：無(wú)質(zhì)點(diǎn)遷移，如：馬氏體轉(zhuǎn)變、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變四、按成核特點(diǎn)分類

均質(zhì)轉(zhuǎn)變：發(fā)生在單一均質(zhì)中，冰與水

非均質(zhì)轉(zhuǎn)變：有相界面存在，如籽晶生長(zhǎng)，籽晶的高純CZT單晶生長(zhǎng)五、按成分、結(jié)構(gòu)的變化分

重構(gòu)式轉(zhuǎn)變（石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸?，碳原子由原?lái)3配位的六邊形平面層結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變?yōu)?配位的三維網(wǎng)絡(luò)）

位移式轉(zhuǎn)變（高溫型α﹣方石英和低溫型β﹣石英的不同僅在于Si—O—Si鍵角的不同。β–石英的Si—O—Si鍵角為2π/3(弧度)，α–方石英的Si—O—Si鍵角為π。在同系列的高低溫變體間發(fā)生的轉(zhuǎn)變，不需要斷開(kāi)和重建化學(xué)鍵，僅發(fā)生鍵角的扭曲和晶格的畸變，屬于位移式轉(zhuǎn)變；奧氏體-馬氏體相變；m-t-c氧化鋯）固相相變：圖形外延－在激光照射下完成的微晶硅向單晶硅薄膜轉(zhuǎn)變的固-固相轉(zhuǎn)變的過(guò)程，完成晶體的生長(zhǎng)液相相變：包括溶液生長(zhǎng)和熔體生長(zhǎng)——鹽水溶液結(jié)晶為食鹽；砷化稼液相外延；鍺，硅和砷化稼的熔體生長(zhǎng)等氣相相變：由氣相向晶相轉(zhuǎn)變的氣-固相變過(guò)程；氣體凝華過(guò)程(水汽凝結(jié)成冰晶)；化學(xué)氣相沉積(CVD)的硅外延等三種一級(jí)相變發(fā)生的熱力學(xué)條件氣-固相變：由熱力學(xué)理論可知，可根據(jù)自由能來(lái)判斷是否能發(fā)生相變b點(diǎn)為固-氣平衡時(shí)的壓力和溫度當(dāng)壓力由p0變成p1（p1>p0)，其狀態(tài)變成a點(diǎn)的氣相，為亞穩(wěn)態(tài)其壓力大于平衡蒸汽壓，有相變的趨勢(shì)相變驅(qū)動(dòng)力示意圖根據(jù)熱力學(xué)知識(shí)，吉布斯自由能的微分表達(dá)公式為：在恒溫條件下：dT=0，對(duì)于1mol的理想氣體，則有：

定義：α=p1/p0為過(guò)飽和比，（p1-p0）/p0=α-1=σ為過(guò)飽和度，則又有：R=Nk；則：當(dāng)蒸汽壓到達(dá)過(guò)飽和狀態(tài)時(shí)，體系才能由氣相轉(zhuǎn)變?yōu)榫唷：饬肯嘧凃?qū)動(dòng)力大小的量是體系蒸汽壓的過(guò)飽和度晶體-熔體二相平衡Tm時(shí)：按定義：所以：移相后：即：其中，ΔH，ΔS是溫度Tm時(shí)兩相中摩爾焓的差值和摩爾熵的差值熔體生長(zhǎng)實(shí)際生長(zhǎng)中，ΔT較小，Tm≈T，過(guò)冷度為ΔT=Tm-T,故可近似認(rèn)為：所以對(duì)于結(jié)晶過(guò)程，系統(tǒng)是放熱，ΔH(Tm)為負(fù)值，故要使ΔG是負(fù)值，只有Tm-T>0時(shí)，ΔT

>0，所以T<Tm是從熔體中結(jié)晶的必要條件，即熔體生長(zhǎng)過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力是其過(guò)冷度溶液生長(zhǎng)在一個(gè)二元組分體系中，當(dāng)固體物質(zhì)A在溶劑B中溶解并到達(dá)飽和時(shí)，其溶解曲線相當(dāng)于二元體系中，液相線的一部分，在線上可用以下化學(xué)平衡方程式表示：；下表c表示晶體，s表示溶液二元系相圖和溶解度曲線(隨溫度增加，溶解度增加)（a）形成共晶體系的簡(jiǎn)單二元系相圖；（b）溶解度曲線式中K為平衡常數(shù)，和分別為飽和溶液中和晶相中A的平衡活度。對(duì)理想溶液，可用平衡濃度來(lái)代替選取標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)=1，則K=在溶液中生長(zhǎng)晶體的過(guò)程中，自由能變化為：，其中是溶液的實(shí)際濃度設(shè)為過(guò)飽和比，為過(guò)飽和度因R=Nk；故，對(duì)于一個(gè)原子的自由能變化：當(dāng)σ>0時(shí)，亦即當(dāng)溶液處于過(guò)飽和狀態(tài)時(shí)，才能使<0，即過(guò)飽和度是從溶液中結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力。綜上所述，要使在不同體系中的結(jié)晶過(guò)程能自發(fā)進(jìn)行，必須使體系處于過(guò)飽和（或過(guò)冷），以便獲得一定程度的相變驅(qū)動(dòng)力均勻形核（無(wú)籽晶單晶生長(zhǎng)）定義：在一定的過(guò)飽和度，過(guò)冷度的條件下，由體系直接形成晶核，各處形核概率一樣非均勻形核（籽晶單晶生長(zhǎng)，多晶鑄鐵，人工降雨等）定義：在體系中存在外來(lái)質(zhì)心(塵埃，固體顆粒，籽晶等)，在外來(lái)質(zhì)點(diǎn)處成核晶體生長(zhǎng)形核方式均勻形核在平衡條件下，任一瞬間，由于熱漲落，體系某些局部區(qū)域總有偏離平衡的密度起伏，這時(shí)質(zhì)點(diǎn)可能一時(shí)聚集起來(lái)成為新相的原子團(tuán)簇，另一瞬時(shí)這些團(tuán)簇又拆散如體系處于過(guò)飽和或過(guò)冷的亞穩(wěn)態(tài)，這種起伏過(guò)程的總趨勢(shì)是促使舊相向新相過(guò)渡，形成的核有可能穩(wěn)定存在而成為核心均勻成核總是首先在某些區(qū)域出現(xiàn)不均勻性，發(fā)展成為新相的核，這種核出現(xiàn)的概率到處一樣晶核形成過(guò)程，近似于在過(guò)冷氣體中液滴形成的過(guò)程，當(dāng)半徑為r的球形核在過(guò)冷的氣相或液相中形成時(shí)，體系的能量分為二部分1,氣相轉(zhuǎn)變?yōu)榫?，體積自由能ΔGV要減小，使體系的自由能減小，它的減少與晶胚半徑的立方成正比2，新相的形成產(chǎn)生氣－固界面，需要一定的表面能ΔGS，使體系的自由能增加，它的增加與晶胚半徑的平方成正比其中，σ為比表面自由能，Δgv為比體積自由能當(dāng)r較小時(shí)，ΔGs占優(yōu)勢(shì)，體系的自由能ΔG增加，達(dá)到極大值ΔG*；隨后,當(dāng)r繼續(xù)增大時(shí),ΔGv占優(yōu)勢(shì),ΔG下降與ΔG*相對(duì)應(yīng)的晶胚半徑r*，稱為臨界半徑求臨界半徑：臨界狀態(tài)下其體系自由能剛好是其表面能的1/3，其余2/3被其體積自由能的降低所抵消在臨界狀態(tài)下成核，必須提供這1/3的表面能，這部分能量應(yīng)由外界提供，稱為形核功當(dāng)r<r*,

ΔG隨r增加而增大，晶核消融可能性比生長(zhǎng)大，因?yàn)楸砻婺苷贾鲗?dǎo)，減小r，有利于減小表面能，降低體系自由能當(dāng)r>r*,

ΔG隨r增加而急劇減小，晶核生長(zhǎng)的可能性比消融大，有可能發(fā)展成新相的核，但ΔG

>0,晶胚不穩(wěn)定當(dāng)r=r*時(shí)，晶胚長(zhǎng)大和消失幾率相等，稱為臨界晶核r*<r<r0的晶胚稱為亞穩(wěn)晶核；r>r0的晶胚稱為穩(wěn)定晶核，因ΔG

<0，晶胚能穩(wěn)定長(zhǎng)大成晶核r*,ΔG*的大小與Δgv成反比，而Δgv的大小又與體系的過(guò)冷度決定。當(dāng)體系的過(guò)冷度和過(guò)飽和度大，相應(yīng)的Δgv就大(

)，進(jìn)而造成r*,ΔG*的小在生長(zhǎng)單晶時(shí)，希望r*盡可能大，則要求過(guò)飽和度，過(guò)冷度盡量小；反之，有些晶體生長(zhǎng)需要得到微晶，則要求過(guò)飽和度大一些，易生成小晶粒非均勻形核由于母相內(nèi)已存在某種不均勻性，它有效的降低成核時(shí)的表面能勢(shì)壘，成核時(shí)的過(guò)飽和度（過(guò)冷度）要小的多考慮到初始晶核大小不超過(guò)10-6cm，因而，具有曲率半徑≥10-5cm的表面，對(duì)在其上形成晶核來(lái)說(shuō)是可以看作平面，故在相界面上的成核相當(dāng)于平面上的非均勻成核，其相互關(guān)系如下圖所示：α相為舊的液相；β相為新生成冠狀相；s相為雜質(zhì)固相；r為β相晶核曲率半徑；θ為晶核與固相平面的接觸角α相，β相和s相的張力必須符合靜力學(xué)平衡條件，即：三相的相互關(guān)系體積自由能的變化新相晶核形成引起體系的自由能變化，包括體積自由能和表面自由能二部分：球冠的表面自由能ΔGS由α-β相之間表面能ΔGS1和β－s相之間的表面能ΔGS2兩部分組成表面自由能變化f(θ)與接觸角θ的關(guān)系非均勻形核的臨界半徑：從上式可知：當(dāng)體系狀態(tài)一定時(shí)，在自由空間的均勻成核與在固相上非均勻成核，其臨界半徑相同在晶核穩(wěn)定時(shí)，各個(gè)界面之間張力達(dá)到平衡，在三相交點(diǎn)上必然達(dá)到靜力學(xué)平衡，這時(shí)θ為常數(shù)，所以f（θ）為常數(shù)當(dāng)固相與β相的性質(zhì)相近，兩相間潤(rùn)濕性好，接觸角就小，θ＝0，f（θ）也小，ΔG*非均也小，就容易成核。例：從熔體中拉單晶或同質(zhì)外延時(shí)，籽晶或襯底與生長(zhǎng)物質(zhì)為同一物質(zhì)，所以ΔG*非均為零，這種情況說(shuō)明不需要三維成核，流體可直接轉(zhuǎn)變?yōu)榫w另一個(gè)極端是θ＝180，f（θ）＝1，ΔG*非均＝ΔG*均，說(shuō)明雜質(zhì)對(duì)成核沒(méi)有貢獻(xiàn)，與在α相中均勻成核一樣晶體生長(zhǎng)晶體生長(zhǎng)是指生長(zhǎng)基元在生長(zhǎng)界面上通過(guò)一定機(jī)制進(jìn)入晶體的過(guò)程取決于晶核表面結(jié)構(gòu)界面的類型劃分有很多標(biāo)準(zhǔn)：界面是突變的還是漸變的，光滑的還是粗糙的，是完整的還是非完整的從微觀結(jié)構(gòu)看，可劃分為：完整突變光滑面，非完整突變光滑面，粗糙突變面和擴(kuò)散面四種光滑界面粗糙界面光滑界面：界面上有臺(tái)階，有扭折，晶面的法線生長(zhǎng)是由于臺(tái)階沿界面的切向運(yùn)動(dòng)，晶體呈層狀生長(zhǎng)粗糙界面：到處是臺(tái)階，到處是扭折，這種界面的任何位置都能連續(xù)生長(zhǎng)與生長(zhǎng)環(huán)境有關(guān)當(dāng)晶體生長(zhǎng)的母相介質(zhì)是氣相或溶液相時(shí)，環(huán)境相和晶相的質(zhì)點(diǎn)密度差別大，稱稀薄環(huán)境相，其生長(zhǎng)的晶體界面是（原子級(jí)）粗糙（擴(kuò)散）的界面，表面能較高，質(zhì)點(diǎn)度沿著法線方向堆砌生長(zhǎng)，稱法向生長(zhǎng)當(dāng)晶體生長(zhǎng)的母相介質(zhì)是物質(zhì)的熔體時(shí)，質(zhì)點(diǎn)密度相差不大，稱為濃厚環(huán)境相，其生長(zhǎng)的晶體界面是（原子級(jí)）光滑的低能面，靠層的依次沉積，即臺(tái)階的切向移動(dòng)而生長(zhǎng)，稱為切向生長(zhǎng)或?qū)酉蛏L(zhǎng)濃厚環(huán)境相晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的研究最早由科塞爾在1927年提出，而后由斯特蘭斯基，貝殼，杜林和沃爾默等人發(fā)展為理想完整晶體的生長(zhǎng)理論隨后，巴頓-卡布雷拉-弗蘭克進(jìn)行充實(shí)和修正，發(fā)展到理想不完整晶體生長(zhǎng)理論，即1949年，弗蘭克提出螺旋位錯(cuò)生長(zhǎng)模型完整突變光滑面的生長(zhǎng)理論理想完整晶體生長(zhǎng)模型(a)原子向扭折(K)移動(dòng)；(b)完成一層堆砌；(c)二維成核在原子級(jí)光滑面的臺(tái)階上，由于熱漲落而存在足夠大的扭折密度，晶體生長(zhǎng)分以下幾個(gè)階段：原子由母相介質(zhì)吸附到生長(zhǎng)晶面上二維擴(kuò)散至臺(tái)階處并附著在臺(tái)階上一維擴(kuò)散至扭折處并穩(wěn)定的堆砌在