第八章晶体生长简介 成核 成核是一个相变过程,即在母液相中形成固相小晶 芽,这一相变过程中体系自由能的变化为: AG=△G+△G 式中△G为新相形成时体自由能的变化,且△G< 0,△G为新相形成时新相与旧相界面的表面能,且 △G。>0。 也就是说,晶核的形成,一方面由于体系从液相转 变为内能更小的晶体相而使体系自由能下降,另 方面又由于增加了液-固界面而使体系自由能升高
第八章 晶体生长简介 一、成核 成核是一个相变过程，即在母液相中形成固相小晶 芽，这一相变过程中体系自由能的变化为： ΔG=ΔGv+ΔGs 式中△Gv为新相形成时体自由能的变化，且△Gv＜ 0, △GS为新相形成时新相与旧相界面的表面能，且 △GS＞0。 也就是说，晶核的形成，一方面由于体系从液相转 变为内能更小的晶体相而使体系自由能下降，另一 方面又由于增加了液 - 固界面而使体系自由能升高
只有当△G<0时,成核过 程才能发生,因此,晶 核是否能形成,就在于 △G与△G的相对大小。 心 见图8-1: 体系自由能由升高到 降低的转变时所对应 7、△G临界 的晶核半径值r称为 临界半径。 核大小一增大
只有当ΔG ＜0时，成核过 程才能发生，因此，晶 核是否能形成，就在于 ΔGv与ΔGs的相对大小。 见图8-1: 体系自由能由升高到 降低的转变时所对应 的晶核半径值rc称为 临界半径
思考:怎么理解在晶核很小时表面能大于体自由能, 而当晶核长大后表面能小于体自由能? 因此,成核过程有一个势垒 能越过这个势垒的就可以进行 晶体生长了,否则不行。 物非物 均匀成核:在体系内任何部位成核率是相等的 非均匀成核:在体系的某些部位(杂质、容器壁)的 成核率高于另一些部位。 思考:为什么在杂质、容器壁上容易成核? 为什么人工合成晶体要放籽晶?
思考：怎么理解在晶核很小时表面能大于体自由能， 而当晶核长大后表面能小于体自由能？ 因此，成核过程有一个势垒： 能越过这个势垒的就可以进行 晶体生长了，否则不行。 ************* 均匀成核：在体系内任何部位成核率是相等的。 非均匀成核：在体系的某些部位（杂质、容器壁）的 成核率高于另一些部位。 思考：为什么在杂质、容器壁上容易成核？ 为什么人工合成晶体要放籽晶？
二、晶体生长模型 旦晶核形成后,就形成了晶一液界面,在界面上就要进 行生长,即组成晶体的原子、离子要按照晶体结构的排列方 式堆积起来形成晶体。 层生长理论模型(科塞尔理论模型) 这一模型要讨论的关键问题是:在一个正在生长的晶面上 寻找出最佳生长位置,有平坦面、两面凹角位、三面凹角位 其中平坦面只有一个方向成键,两面凹角有两个方向成键, 三面凹角有三个方向成键,见图:
一旦晶核形成后，就形成了晶－液界面，在界面上就要进 行生长，即组成晶体的原子、离子要按照晶体结构的排列方 式堆积起来形成晶体。 1．层生长理论模型（科塞尔理论模型） 这一模型要讨论的关键问题是：在一个正在生长的晶面上 寻找出最佳生长位置，有平坦面、两面凹角位、三面凹角位。 其中平坦面只有一个方向成键，两面凹角有两个方向成键， 三面凹角有三个方向成键，见图： 二、晶体生长模型
66 h 图6.11光滑界面上的不同位置 (p)平坦面,(s)台阶,(k)曲折面,(a)吸附分子 因此,最佳生长位置是三面凹角位,其次是两面凹角位, 最不容易生长的位置是平坦面。 这样,最理想的晶体生长方式就是:先在三面凹角上生 长成一行,以至于三面凹角消失,再在两面凹角处生长 个质点,以形成三面凹角,再生长一行,重复下去
因此，最佳生长位置是三面凹角位，其次是两面凹角位， 最不容易生长的位置是平坦面。 这样，最理想的晶体生长方式就是:先在三面凹角上生 长成一行，以至于三面凹角消失，再在两面凹角处生长一 个质点，以形成三面凹角，再生长一行，重复下去