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非均匀成核非均匀成核 非均匀成核的球帽状模型非均匀成核的球帽状模型成核剂成核剂(M)非均匀成核 非均匀成核的球帽状模型成核剂(M)1非均匀成核时，形成晶核所引起的界面自由能变化为：新相晶核与成核基体的接触角为：不均匀成核系统自由焓变化为：非均匀成核时，形成晶核所引起的界面自由能变化为：新相晶核与成2我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物晶核（球缺）体积V晶核（球缺）表面积S晶核（球缺）体积V晶核（球缺）表面积S3我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物不均匀成核系统自由焓变化为：则非均匀成核临界核胚半径：非均匀成核时自由能变化（临界成核位垒）：不均匀成核系统自由焓变化为：则非均匀成核临界核胚半径：非均匀4Gr*非非均均匀匀成成核核时时自自由能变化；由能变化；Gr均均匀匀成成核核时时自自由由能变化；能变化；完全润湿时，成完全润湿时，成核不需克服势垒。核不需克服势垒。完全不润湿时，完全不润湿时，相当于无异相相当于无异相衬底存在。衬底存在。当当=0，f()=0，Gr*=0当当=90，f()=1/2，Gr*=1/2Gr当当=180，f()=1，Gr*=Gr即，即，随着随着，GGr r*（成核位垒）（成核位垒）Gr*非均匀成核时自由能变化；完全润湿时，成核不需克服5非均匀成核的核化速率：所以：在所以：在0f()1范围，范围，Gr*Gr （表（表8-1）由于f（）1，非均匀成核比均匀成核的位垒低，析非均匀成核比均匀成核的位垒低，析晶过程容易进行晶过程容易进行，而润湿的非均匀成核比不润湿的位垒更低，更容易形成晶核。非均匀成核的核化速率：所以：在0f()1范围，Gr*6我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 晶核达到临界尺寸后，熔体中质点按晶体格子构造不断堆晶核达到临界尺寸后，熔体中质点按晶体格子构造不断堆积到晶核上去，使晶体长大。积到晶核上去，使晶体长大。晶体生长速度受温度（过冷度）晶体生长速度受温度（过冷度）和浓度（过饱和度）等条件控制。和浓度（过饱和度）等条件控制。图图8-12为析晶时液为析晶时液-固界面能垒图。固界面能垒图。图图8-12 液液-固相界面能垒示意图固相界面能垒示意图晶体稳定位置液体稳定位置距离能量qG2 2、晶体生长过程动力学、晶体生长过程动力学 晶核达到临界尺寸后，熔体中质点按晶体格子构造不断堆积到晶核7我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物设：设：液相液相固相的迁移活化能为固相的迁移活化能为q；液体与晶体自由能之差为液体与晶体自由能之差为G；固相固相液相的迁移活化能为液相的迁移活化能为G+q；界面层厚度为界面层厚度为；界面质点数；界面质点数n；质点由液相向晶相迁移的速率：质点从晶相到液相反方向的迁移速率：粒子从液相到晶相迁移的净速率为：设：液相固相的迁移活化能为q；质点由液相向晶相迁移的速率8我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物界面层厚界面层厚度，约分子直度，约分子直径大小。径大小。晶体生长速率晶体生长速率以单位时间内晶体长大的线性长度表示，也称为以单位时间内晶体长大的线性长度表示，也称为线性生长速率，用线性生长速率，用u表示。表示。B=n；则：；则：界面层厚度，约分子直径大小。晶体生长速率以单位时间9我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（1）当过冷度）当过冷度T很小时很小时：uT 说明在过冷度说明在过冷度T很小时，晶体生长速很小时，晶体生长速度与度与T成线性关系成线性关系。（1）当过冷度T很小时：uT 说明在过冷度T很小10我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（2）当过冷度）当过冷度T很大时：很大时：uB(1-0)B 此时晶体的生长速度只与质点的迁移有关，受到质此时晶体的生长速度只与质点的迁移有关，受到质点通过界面扩散速度的控制。其关系为：点通过界面扩散速度的控制。其关系为：T，(与扩散有关与扩散有关)，u。uB(1-0)B 此时晶体的生长速度只与质点11我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物综合过冷度综合过冷度T对晶体生长速度对晶体生长速度u的影响：的影响：在熔点温度，在熔点温度，T=0，u=0；随温度下降，；随温度下降，T，u；达达到到最最大大值值后后，温温度度再再下下降降，粘粘度度增增大大，使使相相界界面面迁迁移移的的频频率因子率因子，u。所以。所以uT曲线出现峰值。曲线出现峰值。Tlogu-7-6-5-8 图图8-13 GeO2生长速率与过冷度的关系生长速率与过冷度的关系u T的关系与的关系与IT的关系相的关系相似。似。综合过冷度T对晶体生长速度u的影响：Tlogu-7-6-12我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物总结晶速度总结晶速度用结晶过程中已结晶出的晶体体积占原来液用结晶过程中已结晶出的晶体体积占原来液体体积的分数和结晶时间体体积的分数和结晶时间(t)的关系来表示。的关系来表示。设：设：液相总体积液相总体积V；在一定时间；在一定时间t 形成的晶相体积形成的晶相体积V；原始相余下的体积原始相余下的体积V(=V-V)；在在dt时间内形成的晶核数时间内形成的晶核数N=IVdt；I晶核形成速率，即单位时间、单位体积内形成晶核的数目。晶核形成速率，即单位时间、单位体积内形成晶核的数目。在在t 时间内每个晶粒长大的体积时间内每个晶粒长大的体积(球形球形)为为:3 3、总的结晶速率、总的结晶速率总结晶速度用结晶过程中已结晶出的晶体体积占原来液体体积的13我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 在在dt时间内形成的晶相体积：时间内形成的晶相体积：在在dt时间内形成时间内形成的晶核数的晶核数N在相转变初期，在相转变初期，VV，有：，有：在在t 时间内产生新相的体积分数为：时间内产生新相的体积分数为：在dt时间内形成的晶相体积：在dt时间内形成的晶核数14我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物在相转变初期，在相转变初期，I和和u为常数并与时间为常数并与时间t无关，则：无关，则：当当相相变变初初期期转转化化率率很很小小时时，则则方方程程可可写写成成V/V1/3Iu3t4，与析晶初期的速度方程相同。与析晶初期的速度方程相同。随着析晶过程的进行，随着析晶过程的进行，I和和u与时间与时间t相关，阿弗拉米相关，阿弗拉米（Avrami）导出公式：）导出公式：当当该该式式是是析析晶晶相相变变初初期期的的结结晶晶速速度方程。度方程。在相转变初期，I和u为常数并与时间t无关，则：当相变初期转15我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物克克拉拉斯斯汀汀(I.W.Christion)对对相相变变动动力力学学方方程程作作了了进进一步修正，考虑时间一步修正，考虑时间t对对I和和u的影响，得出：的影响，得出：n阿弗拉米指数；阿弗拉米指数；K包括晶核形成速率及晶包括晶核形成速率及晶体生长速率的系数。体生长速率的系数。n阿弗拉米指数；16我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物图图8-14是根据是根据Avrami方程计算的方程计算的V/V随时间的变化曲线。随时间的变化曲线。图图8-14 根据根据Avrami方程计算的转变方程计算的转变动力学曲线动力学曲线曲线曲线(4)：n=1，而，而K值是值是(1)、(2)、(3)的一半。的一半。1423转变率转变率n=4n=1n=1/2开开始始阶阶段段，曲曲线线平平缓缓，是是晶晶体体生长的生长的“诱导期诱导期”；中中间间阶阶段段，曲曲线线变变陡陡，成成核核-生生长长都很快，为都很快，为“自动催化期自动催化期”；最最后后阶阶段段，晶晶相相大大量量形形成成，过过饱饱和和度度减减小小，转转化化率率减减慢慢，曲曲线再次趋于平缓。线再次趋于平缓。图8-14是根据Avrami方程计算的V/V随时间的变化曲17我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物生长速率生长速率u成核速率成核速率Iv图图8-15 过冷度与晶核形成及晶体生长的关系过冷度与晶核形成及晶体生长的关系（1）I和和u都需要有都需要有T，且都有一个最佳且都有一个最佳T值；值；（2）I和和u的的曲曲线线峰峰值值不不重重叠叠，一一般般成成核核速速率率I的的曲曲线线位位于于较较低低温温度度区区。二二峰峰值值的的距距离离大大小小取决于系统本身的性质；取决于系统本身的性质；4 4、析晶过程、析晶过程晶核形成过程晶核形成过程晶粒长大过程晶粒长大过程 T生长速率u成核速率Iv图8-15 过冷度与晶核形成及晶体生18我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（3）I和和u二曲线的重叠二曲线的重叠区叫析晶区，在该区域内，区叫析晶区，在该区域内，I和和u都有较大值，有利都有较大值，有利于析晶；于析晶；（4）A点点为为熔熔融融温温度度，其其附附近近阴阴影影区区为为高高温温亚亚稳稳区区，B点为初始析晶温度；点为初始析晶温度；图图右右侧侧的的阴阴影影区区为为低低温温亚亚稳稳区区，在在该该区区熔熔体体粘粘度度过过大大，质质点点迁迁移移困困难难，晶晶粒不能长大。粒不能长大。过冷度与晶核形成及晶体生长的关系过冷度与晶核形成及晶体生长的关系生长速率生长速率u成核速率成核速率Iv析晶区高温亚稳区高温亚稳区低温亚稳区低温亚稳区（3）I和u二曲线的重叠区叫析晶区，在该区域内，I和u都19我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（5）I和和u二二曲曲线线峰峰值值的的大大小小，重重叠叠面面积积的的大大小小，亚亚稳稳区区的的宽宽窄窄等等都都与与系系统统的的性性质质有关；有关；（6）在在 I和和u二二曲曲线线的的重重叠叠区区，左左端端为为粗粗晶晶区，右端为细晶区区，右端为细晶区。（5）I和u二曲线峰值的大小，重叠面积的大小，亚稳区的宽窄20我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物讨论讨论：TT大，则在大，则在 I I 较大处较大处析晶析晶 可获得可获得晶粒晶粒多而尺寸小的细晶多而尺寸小的细晶T T小，则在小，则在 u u 较大处较大处析晶析晶 可获得可获得晶粒少、晶粒少、尺寸大的粗晶尺寸大的粗晶（7 7）生长曲线与成核曲线不重叠如何析晶）生长曲线与成核曲线不重叠如何析晶？a.a.加成核剂，使成核位垒下降，重叠，加成核剂，使成核位垒下降，重叠，b.b.先在成核曲成核，后加热到生长区长大。先在成核曲成核，后加热到生长区长大。讨论：T大，则在 I 较大处析晶 可获得晶粒多而尺寸21我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物Ivu温度速度b成核与生长温度时间温度Ivuc温度速度成核与生长区间重合时成核与生长区间重合时：成核与生长区间不重合时成核与生长区间不重合时：熔融d成核温度生长温度时间温度熔融Ivu温度速度b成核与生长温度时间温度Ivuc温度速度成核与22我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物结晶：由气相或液相物质在一定条件下转变成晶体的过程。结晶：由气相或液相物质在一定条件下转变成晶体的过程。例：例：1、空气中的水蒸气冷却直接结晶成雪花；、空气中的水蒸气冷却直接结晶成雪花；2、高温金属熔体或熔盐进冷却结晶成晶态固体；、高温金属熔体或熔盐进冷却结晶成晶态固体；3、溶液中溶质经过饱和过程结晶出盐类矿物；、溶液中溶质经过饱和过程结晶出盐类矿物；4、硅酸盐水泥熟料烧成过程中，硅酸三钙晶体的形成与生长；、硅酸盐水泥熟料烧成过程中，硅酸三钙晶体的形成与生长；5、水泥水化产物氢氧化钙晶体的形成与生长等。、水泥水化产物氢氧化钙晶体的形成与生长等。9.4 结晶与晶体生长结晶与晶体生长固态相变固态相变结晶：由气相或液相物质在一定条件下转变成晶体的过程。例：9.23我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物一、晶核形成的结构基础一、晶核形成的结构基础结构起伏是液体结构的重要特征，是产生晶核的结构基础。结构起伏是液体结构的重要特征，是产生晶核的结构基础。液相中的每个原子或离子时刻都在不断的快速运动着，液相中的每个原子或离子时刻都在不断的快速运动着，对于某一微小的任一空间，各运动单元的位置、速度、能量对于某一微小的任一空间，各运动单元的位置、速度、能量都在迅速的变化着。表现在宏观上就是体系的能量起伏和结都在迅速的变化着。表现在宏观上就是体系的能量起伏和结构起伏。构起伏。而在接近熔点的液体中，结构起伏的存在使一个运动单元有而在接近熔点的液体中，结构起伏的存在使一个运动单元有可能进入另一个运动单元的力场中得到结合，构成短程有序可能进入另一个运动单元的力场中得到结合，构成短程有序排列的原子集团。这种短程规则排列的原子集团实际上就是排列的原子集团。这种短程规则排列的原子集团实际上就是结晶过程的晶核前体。结晶过程的晶核前体。结晶作为一种相变过程，晶相的形成也必然经过成核结晶作为一种相变过程，晶相的形成也必然经过成核-长大长大过程。过程。固态相变固态相变一、晶核形成的结构基础结构起伏是液体结构的重要特征，是产生晶24我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物晶体生长的主要理论晶体生长的主要理论1.克塞尔克塞尔-斯特兰斯基层生长理论斯特兰斯基层生长理论2.螺旋生长理论螺旋生长理论3.布拉维法则、周期性键链理论布拉维法则、周期性键链理论在结晶过程中，晶核形成后便是晶体的生长过程。在结晶过程中，晶核形成后便是晶体的生长过程。固态相变固态相变晶体生长的主要理论1.克塞尔-斯特兰斯基层生长理论2.螺旋生25我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1.克塞尔克塞尔-斯特兰斯基层生长理论斯特兰斯基层生长理论在晶核光滑表面上生长一层原子面时，质点在界面上进入晶格在晶核光滑表面上生长一层原子面时，质点在界面上进入晶格空位的最佳位置是具有空位的最佳位置是具有三面凹入角三面凹入角的位置。质点在该位置上与的位置。质点在该位置上与晶核结合成键放出的能量最大，因此是能量上最有利的位置。晶核结合成键放出的能量最大，因此是能量上最有利的位置。其次是其次是二面凹入角二面凹入角的面位置。最不利的生长位置是光滑平面上的面位置。最不利的生长位置是光滑平面上的位置。的位置。固态相变固态相变1.克塞尔-斯特兰斯基层生长理论在晶核光滑表面上生长一层原子26我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2.螺旋生长理论螺旋生长理论 克赛尔理论的困难：已长好的晶面对液相克赛尔理论的困难：已长好的晶面对液相中质点的引力较小，不易克服质点的热振动运中质点的引力较小，不易克服质点的热振动运动，使质点就位。动，使质点就位。利用反差显微镜等光学技术，可观察到晶利用反差显微镜等光学技术，可观察到晶体生长过体生长过 程不是简单的在晶面上层层添加，程不是简单的在晶面上层层添加，而是绕着一个垂而是绕着一个垂 直于晶体的轴螺旋长大的。直于晶体的轴螺旋长大的。绕着轴在晶面一圈一圈绕着轴在晶面一圈一圈 地生长，这个成长中地生长，这个成长中心是一个螺旋位错，垂直于成心是一个螺旋位错，垂直于成 长晶体的表面。长晶体的表面。固态相变固态相变2.螺旋生长理论 克赛尔理论的困难：已长好的晶面对液27我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物这种在晶体生长界面上螺旋位错露头点所出现的凹角及其延伸这种在晶体生长界面上螺旋位错露头点所出现的凹角及其延伸所形成的面凹角可作为一个永不消失的台阶源。所形成的面凹角可作为一个永不消失的台阶源。螺位错生长示意图螺位错生长示意图固态相变固态相变这种在晶体生长界面上螺旋位错露头点所出现的凹角及其延伸螺位错28我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3.布拉维法则、周期性键链理论布拉维法则、周期性键链理论布拉维从晶体具有空间格子构造的几何概念出发，研究发现布拉维从晶体具有空间格子构造的几何概念出发，研究发现实际晶体的晶面常常是一些原子面密度较大的晶面。实际晶体的晶面常常是一些原子面密度较大的晶面。原子面密度较高的晶面具有较大的晶面间距，晶面间原子相原子面密度较高的晶面具有较大的晶面间距，晶面间原子相互作用力小，晶体生长过程中这种晶面平行向外推移比较困互作用力小，晶体生长过程中这种晶面平行向外推移比较困难，其垂直生长速度较小，因而最后被保留下来形成晶面，难，其垂直生长速度较小，因而最后被保留下来形成晶面，而那些原子面密度较小的晶面因生长速度较快而逐渐消失。而那些原子面密度较小的晶面因生长速度较快而逐渐消失。固态相变固态相变3.布拉维法则、周期性键链理论布拉维从晶体具有空间格子构造的29我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物从降低熔制温度和防止析晶的角度出发，玻璃的组分应考虑多组分并且其组成应尽量选择在相界线或共熔点附近。熔体组成熔体组成不同组成的熔体析晶能力不同。熔体系统中组成越简单，越容易析晶5 5、影响析晶能力的因素、影响析晶能力的因素从降低熔制温度和防止析晶的角度出发，玻璃的组分应考虑多组分并30我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2 熔体的结构熔体的结构熔体结构网络的断裂程度：熔体结构网络的断裂程度：网网络络断断裂裂越越多多，熔熔体体越越易易析析晶晶。如如：二二元元Na2O-SiO2系统，随系统，随O/Si比增大，析晶能力增强。比增大，析晶能力增强。当当熔熔体体中中添添加加网网络络外外氧氧化化物物如如K2O，CaO，SrO等等时时，增加熔体的析晶能力；增加熔体的析晶能力；当当熔熔体体中中添添加加网网络络中中间间体体氧氧化化物物如如Al2O3，BeO等等时时，减弱熔体的析晶能力；减弱熔体的析晶能力；当当熔熔体体中中碱碱金金属属氧氧化化物物含含量量相相同同时时，阳阳离离子子的的半半径径增增大，熔体的析晶能力增加，即大，熔体的析晶能力增加，即Cs+K+Na+；2 熔体的结构31我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物玻璃成分玻璃成分SiO2Na2O2SiO2Na2OSiO22Na2OSiO2 R=O/Si22.534相应晶体相应晶体结构状态结构状态骨架骨架层状层状链状链状岛状岛状结晶能力结晶能力难难易析晶，保温易析晶，保温1h表面结晶表面结晶极易析晶，保极易析晶，保温温1h全结晶全结晶不成玻璃不成玻璃表表8-2 Na2OSiO2系统熔体的析晶能力系统熔体的析晶能力相应晶体易析晶，保温1h表面结晶极易析晶，保温1h全结晶表832我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物熔体中网络变性体及中间体氧化物的作用：熔体中网络变性体及中间体氧化物的作用：含含有有电电场场强强度度(Z/r2)大大的的网网络络变变性性离离子子（如如Mg2+、La3+、Zr4+等）使熔体的析晶能力增加；等）使熔体的析晶能力增加；当当阳阳离离子子的的电电场场强强度度相相同同时时，易易极极化化变变形形的的离离子子使使熔熔体的析晶能力降低；体的析晶能力降低；添添加加网网络络中中间间体体氧氧化化物物如如Al2O3，Ga2O3等等时时，形形成成AlO45-、GaO45-配配位位体体，吸吸引引部部分分网网络络变变性性离离子子，使熔体析晶能力降低。使熔体析晶能力降低。熔体中网络变性体及中间体氧化物的作用：33我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3 界面情况（熔体与晶体间的界面）：界面情况（熔体与晶体间的界面）：SL，rk,Gk,有利于成核与生长；有利于成核与生长；当有异相界面存在时当有异相界面存在时，Gk,有利于成核与生长。有利于成核与生长。4 外加剂：外加剂：杂杂质质可可作作为为成成核核剂剂，还还可可增增加加熔熔体体在在界界面面处处的的流流动度，有利于析晶；动度，有利于析晶；杂质的加入，也可抑制成核，不利于析晶杂质的加入，也可抑制成核，不利于析晶。3 界面情况（熔体与晶体间的界面）：34我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物9.5 薄膜材料中晶体生长薄膜材料中晶体生长薄膜薄膜 材料是生长在衬底材料上的准二维材料，它的生长过程材料是生长在衬底材料上的准二维材料，它的生长过程可看成源于环境的相关组分原子在衬底材料表面上的沉积过程。可看成源于环境的相关组分原子在衬底材料表面上的沉积过程。在沉积过程中到达衬底的原子一方面和飞来的其他原子相互作在沉积过程中到达衬底的原子一方面和飞来的其他原子相互作用，同时也要和衬底相互作用，形成有序或无序排列的薄膜。用，同时也要和衬底相互作用，形成有序或无序排列的薄膜。固态相变固态相变9.5 薄膜材料中晶体生长薄膜 材料是生长在衬底材料上的准二35我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物根据生长机制的差别，薄膜生长可以分成三类：根据生长机制的差别，薄膜生长可以分成三类：1.核生长型，三维生长机制；核生长型，三维生长机制；2.层生长型，二维生长机制；层生长型，二维生长机制；3.层核生长型，单层、二维生长后三维生长机制。层核生长型，单层、二维生长后三维生长机制。固态相变固态相变根据生长机制的差别，薄膜生长可以分成三类：1.核生长型，三维36我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1.核生长型，三维生长机制核生长型，三维生长机制特点：到达衬底上的沉积原子首先凝聚成核，后续飞来的沉积特点：到达衬底上的沉积原子首先凝聚成核，后续飞来的沉积原子不断聚集在核附近，使核在三维方向上不断长大而最终形原子不断聚集在核附近，使核在三维方向上不断长大而最终形成薄膜。大部分薄膜的形成过程属于这种类型。成薄膜。大部分薄膜的形成过程属于这种类型。2.层生长型，二维生长机制层生长型，二维生长机制特点：沉积原子首先在衬底表面以单原子层的形式均匀地覆盖特点：沉积原子首先在衬底表面以单原子层的形式均匀地覆盖一层，然后再在三维方向上生长第二层、第三层。这种生长一层，然后再在三维方向上生长第二层、第三层。这种生长方式多数发生在衬底原子与沉积原子之间的键能大于沉积原子方式多数发生在衬底原子与沉积原子之间的键能大于沉积原子相互之间的键能的情况。相互之间的键能的情况。固态相变固态相变1.核生长型，三维生长机制特点：到达衬底上的沉积原子首先凝聚37我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3.层核生长型，单层、二维生长后三维生长机制。层核生长型，单层、二维生长后三维生长机制。当衬底原子和薄膜原子之间的键能接近于沉积原子之间的键当衬底原子和薄膜原子之间的键能接近于沉积原子之间的键能时，容易出现层核生长型。能时，容易出现层核生长型。首先，在衬底表面上生长首先，在衬底表面上生长12层单原子层，这种二维结构强层单原子层，这种二维结构强烈地受衬底晶格的影响，晶格常数会有较大畸变。然后再在烈地受衬底晶格的影响，晶格常数会有较大畸变。然后再在这些原子层上吸附沉积原子，并以核生长的方式形成小岛，这些原子层上吸附沉积原子，并以核生长的方式形成小岛，最终再形成薄膜。最终再形成薄膜。在半导体表面上形成金属薄膜时，常常呈现层核生长型。在半导体表面上形成金属薄膜时，常常呈现层核生长型。在实际情况中，可以利用电子显微镜、俄歇电子能谱仪等在实际情况中，可以利用电子显微镜、俄歇电子能谱仪等进行判别。进行判别。固态相变固态相变3.层核生长型，单层、二维生长后三维生长机制。当衬底原子和薄38本章结束，谢谢！39
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