非同成分熔融的材料、熔化時有高蒸 氣壓或高溫下分解的材料、因多形性相變而產生嚴重應 力或開裂的材料和某些高溫耐火材料。 特點單晶在藉助於液一固平衡生長的過程中,由 於溶質濃度的改變將導致過飽和溫度的變化,通常要降 低溫度來維持過飽和。此時若溶質和溶劑沒有完全的固態溶解度,在相圖上處於低共熔點或其他相的成分區域 時,榕質將不再單獨結晶,這是液相生長的一個缺點。 此外,由於溶液生長是在雜質條件下進行的,溶液中的 溶劑和雜質都有可能成為晶體中的雜質,為了避免俘獲 溶劑包裹物,其生長速度必須比熔體生長時慢。由於晶體溶液生長是在相對較低的溫度下進行的,甚至是在室 溫附近進行的,所生長的晶體的熱應力、各種點缺陷和位錯缺陷的密度都會降低,因此在合適的生長條件和慢 生長速度下,也可利用溶液生長方法獲得高質量的晶體材料。
簡介
實際生產中,一些能從熔體中生長的晶體材料有時也用溶液生長法生長,如層狀砷化鑲就是從金屬溶液 中生長的。 溶劑溶液生長方法生長晶體時最重要的是選擇合 適的溶劑。溶劑的選擇對溶液生長晶體所需設備、套用 範圍、存在問題和解決途徑起著重要的作用。
要求
通常對溶劑的要求是:①必須具有正溫度係數的高溶質溶解度, 所需晶體是溶液過飽和後唯一穩定的固相;②必須具有 低揮發性、低粘滯性,與所用容器反應弱;③能用較小 的經濟投入獲得高純的溶劑。只有滿足上述要求後,才 能對溶液的過飽和度進行精確的控制,並比較方便地保 持溶液中溶質濃度和溫度的均一性,為生長高質量的晶 體創造必要的條件。 種類晶體溶液生長技術通常按生長過程中溫場是 否改變分為等溫生長法和非等溫生長法。等溫生長法又 稱恆溫生長法,可細分為蒸發溶劑法或溶劑濃度填充 法、溫差法和化學(或電化學)反應法。蒸發溶劑法可用 於水溶液和熔鹽生長;溫差法可用於水熱、水溶液和熔 鹽生長;化學或電化學反應法則因難於控制而較少使 用。等溫生長法的優點是,任何與溫度有關並影響晶體 性質的因素都能得到較好的控制,特別是當所需晶相在 相圖上只在很小的溫度範圍內穩定,或者雜質組分的分 凝係數與溫度有關時,利用此方法可得到比較均勻的晶 體。非等溫生長法又稱變化溫度生長法。可細分為緩慢 冷卻法和溫度梯度區域熔化法。前者可用於水溶液,液 態金屬溶劑和熔鹽生長;溫度梯度區域熔化法可用於熔鹽生長。