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7.4 熔盐生长法熔盐生长法在高温下从熔融盐溶剂中生长晶体的方法。在高温下从熔融盐溶剂中生长晶体的方法。熔盐法熔盐法，助熔剂法助熔剂法，高温溶液法高温溶液法,与自然界中矿物晶体在岩浆中结晶过程相似。与自然界中矿物晶体在岩浆中结晶过程相似。19世纪中叶：欧州，金红石，祖母绿等；世纪中叶：欧州，金红石，祖母绿等；1954年，年，Remeika,在在PbO中生长出中生长出BaTiO3;1958年，年，Nielsen，在，在PbO中生长出中生长出YIG等。等。一、生长分类及机理一、生长分类及机理1.1.1.1.分类分类分类分类 自发成核法：自发成核法：自发成核法：自发成核法：缓冷法，助溶剂蒸发法；助溶剂反应法；缓冷法，助溶剂蒸发法；助溶剂反应法；籽晶生长法：籽晶生长法：籽晶生长法：籽晶生长法：助溶剂提拉法；移动溶剂熔区法；坩埚助溶剂提拉法；移动溶剂熔区法；坩埚倾倾 斜倒转法等。斜倒转法等。2.2.2.2.生长机理生长机理生长机理生长机理 与从水溶液中生长晶体相类似与从水溶液中生长晶体相类似 应用同样的理论。应用同样的理论。在在没有籽晶的加助熔剂熔体里生长晶体没有籽晶的加助熔剂熔体里生长晶体没有籽晶的加助熔剂熔体里生长晶体没有籽晶的加助熔剂熔体里生长晶体的过程，仍然的过程，仍然是在较高的过饱和度下是在较高的过饱和度下先成核先成核先成核先成核，晶核，晶核长大长大长大长大，随着生长的进行，随着生长的进行，溶质的消耗溶质的消耗溶质的消耗溶质的消耗，过饱和度就降低过饱和度就降低过饱和度就降低过饱和度就降低，晶体就，晶体就稳定生长稳定生长稳定生长稳定生长。3.3.3.3.生长速率生长速率生长速率生长速率（BCFBCFBCFBCF理论）理论）理论）理论）1 1 ：tanh tanh 1 1/1 1/V V V VC C C C 二、助熔剂的选择二、助熔剂的选择 1.1.1.1.有有足够大的溶解度足够大的溶解度足够大的溶解度足够大的溶解度，一般应为，一般应为101050wt%50wt%，同时，同时在生长温度范围内，还在生长温度范围内，还应有适度的溶解度的温度应有适度的溶解度的温度应有适度的溶解度的温度应有适度的溶解度的温度系数系数系数系数；2.2.2.2.所生成的所生成的晶体是唯一稳定的物相晶体是唯一稳定的物相晶体是唯一稳定的物相晶体是唯一稳定的物相（不反应），助（不反应），助溶剂与参与结晶的成分最好不要形成多种稳定的溶剂与参与结晶的成分最好不要形成多种稳定的化合物化合物 ；3.3.3.3.固溶度应尽可能小固溶度应尽可能小固溶度应尽可能小固溶度应尽可能小，尽可能，尽可能选用同离子助熔剂选用同离子助熔剂选用同离子助熔剂选用同离子助熔剂 ；4.4.4.4.小粘滞性小粘滞性小粘滞性小粘滞性,使扩散速率使扩散速率,生长速率生长速率 ,完整完整性性 ;5.5.5.5.低熔点，高沸点低熔点，高沸点低熔点，高沸点低熔点，高沸点，才有较宽的生长温区；，才有较宽的生长温区；6.6.6.6.很小的挥发性很小的挥发性很小的挥发性很小的挥发性、腐蚀性和毒性腐蚀性和毒性腐蚀性和毒性腐蚀性和毒性 ，避免对人体、坩，避免对人体、坩埚和环境造成损害和污染；埚和环境造成损害和污染；7.7.7.7.易溶于易溶于易溶于易溶于对晶体无腐蚀作用的对晶体无腐蚀作用的液体溶剂中液体溶剂中液体溶剂中液体溶剂中，如水、，如水、酸或碱性溶液等，酸或碱性溶液等，以便于以便于以便于以便于生长结束时生长结束时晶体与母液晶体与母液晶体与母液晶体与母液的分离的分离的分离的分离。8.8.8.8.很难找到一种能同时满足上述条件要求的助熔剂。很难找到一种能同时满足上述条件要求的助熔剂。在实际使用中，一般在实际使用中，一般采用复合助熔剂采用复合助熔剂采用复合助熔剂采用复合助熔剂来尽量满足来尽量满足这些要求。这些要求。例如：例如：例如：例如：PbO PbO PbO PbO 和和和和 PbFPbFPbFPbF2 2 2 2 表表表表7.5 7.5 7.5 7.5 给出了一些常用的助熔剂和所生长的晶体。给出了一些常用的助熔剂和所生长的晶体。给出了一些常用的助熔剂和所生长的晶体。给出了一些常用的助熔剂和所生长的晶体。P166P166 三、生长设备及操作方法三、生长设备及操作方法 1.1.1.1.设备设备设备设备 1)1)1)1)生生生生长长长长炉炉炉炉：要要求求保保保保温温温温性性性性能能能能好好好好，坩坩坩坩埚埚埚埚进进进进出出出出方方方方便便便便，耐耐耐耐腐蚀腐蚀腐蚀腐蚀；2)2)2)2)坩坩坩坩埚埚埚埚材材材材料料料料：PtPtPtPt,避避免免铅铅、铋铋、铁铁的的影影响响（会会与与铂铂生生成成低低共共熔熔物物）。使使使使用用用用铅铅铅铅基基基基助助助助熔熔熔熔剂剂剂剂时时时时，加加加加入入入入少少少少量量量量PbOPbOPbOPbO2 2 2 2可可以以增增加加坩坩埚埚的的寿命。寿命。THANK YOUSUCCESS2024/3/20 周三7可编辑2.2.2.2.生长工艺：生长工艺：生长工艺：生长工艺：1 1 1 1）按比例配料，装炉按比例配料，装炉按比例配料，装炉按比例配料，装炉；2 2 2 2）生长过程中，精确控温生长过程中，精确控温生长过程中，精确控温生长过程中，精确控温；3 3 3 3）分离残余溶液分离残余溶液分离残余溶液分离残余溶液（1 1 1 1）直接倾倒，再回炉缓冷；直接倾倒，再回炉缓冷；（2 2 2 2）直接冷却，溶解余液；直接冷却，溶解余液；（3 3 3 3）坩埚底部开孔；坩埚底部开孔；（4 4 4 4）特殊装置特殊装置a.a.倒转法倒转法倒转法倒转法：fig.7.4.2fig.7.4.2b.b.倾斜法倾斜法倾斜法倾斜法：fig.7.4.3fig.7.4.3图图7.4.2 倒转法示意图倒转法示意图（a）冷却到液相线温度以下；（）冷却到液相线温度以下；（b）生长阶段；（）生长阶段；（c）重新转回来，把晶体助熔剂分开）重新转回来，把晶体助熔剂分开 图图7.4.3 坩埚倾斜法示意图坩埚倾斜法示意图 四、优缺点四、优缺点1.1.1.1.适应性强；适应性强；适应性强；适应性强；2.2.2.2.生长温度低；生长温度低；生长温度低；生长温度低；3.3.3.3.晶体应力小，均匀完整；晶体应力小，均匀完整；晶体应力小，均匀完整；晶体应力小，均匀完整；4.4.4.4.设备简单。设备简单。设备简单。设备简单。1.1.1.1.速率慢，周期长，小晶体；速率慢，周期长，小晶体；速率慢，周期长，小晶体；速率慢，周期长，小晶体；2.2.2.2.助溶剂有毒，污染炉体和环境。助溶剂有毒，污染炉体和环境。助溶剂有毒，污染炉体和环境。助溶剂有毒，污染炉体和环境。优点优点缺点缺点谢谢 谢！谢！THANK YOUSUCCESS2024/3/20 周三12可编辑