升華再結晶法

升華再結晶法(sublimate reerystallization method)套用物質升華再結晶的原理製備單晶的方法。 物質通過熱的作用,在熔點以下由固態不經過液態直接轉變為氣態,而後在一定溫度條件下重新再結晶,稱升華再結晶。

中文名稱升華再結晶法
英文名稱sublimate recrystallization method
定  義物料受熱獲得熱能後,不經過液態而直接由固態轉化為氣態並在設定溫度條件下重新結晶的工藝。
套用學科材料科學技術(一級學科),半導體材料(二級學科),半導體材料製備(三級學科)

基本介紹

  • 中文名:升華再結晶法
  • 外文名:sublimate reerystallization method
  • 原理:物質升華再結晶
  • 性質:方法
簡介,原理,

簡介

升華再結晶法(sublimate reerystallization method)套用物質升華再結晶的原理製備單晶的方法。
物質通過熱的作用,在熔點以下由固態不經過液態直接轉變為氣態,而後在一定溫度條件下重新再結晶,稱升華再結晶

原理

1891年R.洛倫茨(Lorenz)利用升華再結晶的基本原理生長硫化物小的晶體。
1950年D.C. 萊諾爾茲(Reynolds)以粉末狀CdS為原料用升華,再結晶方法製備了3X3火6mm的塊狀CdS晶體
1961 年W.W.培皮爾(PIPer)用標準升華再結晶的方法生長了直徑為13mm的CdS單晶,升華再結晶法已成 為生長H一硯族化合物半導體單晶材料的主要方法之一。
物質在升華過程中,外界要對固態物質作功,使其內能增加,溫度升高。
為使物質的分子氣化,單位物質所吸收的熱量必須大於升華熱(即熔解熱氣化熱之和),以克服固態物質的分子與周圍分子的親合力和環境的壓強等作用。
獲得足夠能量的分子,其熱力學自由能大大增加。
當密閉容器的熱環境在升華溫度以上時,該分子將在容器的自由空間內按布朗運動規律擴散。
如果在該容器的另一端創造一個可以釋放相變潛熱(即相變過程中單位物質放出的熱量)的環境,則將發生凝華作用而生成凝華核即晶核
在生長單晶的情況下,釋放相變潛熱,一般採用使帶冷指的錐形體或帶冷指的平面,處於一定的溫度梯度內,並使尖端或平面的一點溫度最低,此處形成晶核的幾率最大。
根據科賽爾結晶生長理論,一旦晶核形成,新的二維核將沿晶核周邊階梯繼續進行排列,當生長一層分子後,在其平坦的結晶面上將有新的二維核形成,進而生成另一層新的分子層。
決定晶體生長的3個基本要素是表征系統自由能變化的臨界半徑、二維核存在的幾率和二維核形成的頻度。
升華再結晶法可用於熔點下分解壓力大的材料,如製備CdSZnS、Cdse等單晶。其缺點是生成速率慢,生長條件難以控制。

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