鍵能

[拼音]:danjing shengzhangfa

[外文]:growth methods of single crystals

單晶體的生長方法很多,主要有四種方法:

水熱法

晶體在高溫高壓下從溶液中生長,容器是高壓釜(圖1)。一般採用溫差法,即把原料放在高壓釜內溫度較高的底部,籽晶則位於高壓釜內溫度較低的上部(如溶解度的溫度係數為負,則相反),容器內充滿溶劑。原料在高溫高壓下溶解在溶劑中,由於溫差對流,溶液在籽晶部位達到過飽和而使籽晶生長。溶液的迴圈促使原料不斷地溶解,晶體不斷地生長。目前此法最主要的用途是生長水晶,一般說,很多氧化物單晶均可採用此法。

區熔法

在一個相對長的固體原料中有一個短的熔區慢慢地移動,使原料內溶質在結晶過程中重新分佈(圖2)。熔區的數目、大小和移動方向都是可以控制的。當一個熔區通過料錠時,有兩個液體-固體的分介面,凝固分介面會排斥一些溶質而吸收另一些溶質。此法早在1952年為美國的W.G.蒲凡所發明,目前應用極廣,主要用於純化金屬、半導體、有機和無機化合物;除了純化晶體之外,還可以使某種雜質十分均勻地分佈在整個晶體中。

外延生長法

又名取向附生,指兩個晶體表面連生,形成有取向的生長介面。一般說,一個晶體表面從結構上提供擇優的位置,使第二個晶相附生上去。外延方法主要有兩種:一種是氣相外延,另一種是液相外延。外延多半是從一個晶體基片上外延一層薄膜,因此,按基片和薄膜的性質可分為同質和異質外延。

昇華法

是從氣相生長晶體的基本方法。原料在管內昇華結晶,在管的高溫一端被加熱昇華成為氣相,然後輸送到溫度較低的另一端,凝結成核生長。此法又分為開管和閉管兩種方法。