补充资料：晶体固相生长技术

晶体固相生长技术
technique of growing crystals from solid phase

晶体固相生长技术teehnique of growing erys·tals from solid phase利用固一固平衡生长晶体材料的方法。专业上有时又称重结晶生长方法。由于固相生长过程中的物质输运主要依靠原子扩散来完成，它的有效生长速率通常很低(毫米量级/小时或毫米量级/天)。此外，固相生长的成核密度很高，很难形成大单晶，并且所形成的晶体往往残留应变且不完整。因此，固相生长技术除了有时用来生长小尺寸的实验用样品外，很少用来生长大单晶。 固相生长的主要优点是能够在没有添加组分的条件下在低于熔点的温度下生长;所需的生长装置比较简单，通常只需一个温控不很精确的炉子。此外，用固相生长法生长的晶体形状是预先确定的，在生长前后杂质或其他添加组分的分布基本上没有改变，利用试样弯曲的方法也能比较方便地控制生长取向。 已有的固相生长技术主要是退火(或烧结)法，应变退火法、多形相变法、退玻璃化法和固态沉淀法(又称脱溶生长)。其中前3种是常用的生长方法，研究也比较多;而退玻璃化、固态沉淀法则由于难控制成核，迄今尚未成功地用于单晶生长。此外，还有一些其他固相生长方法，如利用固相反应作驱动力的晶体生长法和利用固相电解的晶体生长法。凝胶生长是一种兼有固相和液相晶体生长的方法，有时也被看作是种固相生长方法，用这种方法生长的晶体没有应力。 退火(或烧结)法把一个多晶棒料或某种材料的压缩粉体长时间地放在远低于熔点的温度下，材料的某些晶粒消耗其周围的晶粒而长大。这种方法主要是利用不同晶粒的表面自由能和不同晶粒取向之间的自由能差作驱动力来进行晶体生长。通常烧结法仅用于非金属中的晶粒生长，而对金属的烧结一般称之为退火。为了提高陶瓷的致密度，有时也让多晶体在一定压力下烧结，称为热压烧结。一般在热压中晶粒的长大不明显，但如用较高的温度也有可能得到较大的单晶颗粒。用退火或烧结法很难获得质量好的晶体。 应变退火法主要用于金属晶体的生长。由于金属易发生塑性变形，形变后形成的应变自由能一般留在构成晶粒间界的位错阵列中，这就构成了应变退火时晶体生长的主要驱动力。实际生长中，只要在金属样品中引入一个临界应变(一般只有0.4一5%)，随后在高温下退火一段时间，就有可能得到比较大的晶粒。现常用的形变方法主要有滚轧、拉拔、锻造和挤压。为了得到大的单晶，有时也使用温度梯度法，即让金属棒材从低温向高温移动，并在棒上切上一系列的切口，以保证只有一个晶粒能够沿着棒生长而形成大单晶。 多形相变法把具有同素异形或多晶形的材料通过相变转换成另一种结构晶体的方法。一般通过改变温度和压力的方式使材料达到相变点。通常只有两种不同相的对称性变化较小时，才能比较容易地把一个无用多形体的单晶转换成有用的单晶，否则易形成多晶、孪晶。实际生长过程中，利用与布里奇曼一斯托克巴杰法(见晶体熔体生长技术)类似的装置，通过控制成核可获得大的单晶。一般是先长出高温多形体，然后通过降温获得低温多形体;有时也用淬火的方式将低温多形体转变成高温多形体。在高温高压下将石墨变成金刚石是多形相变生长单晶最典型的例子。(金蔚青)

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