晶體成長的連續步驟是：(a)溶質遷移至晶體一溶液界面；(b)溶質吸附在表面上；(c)晶體組元摻入晶格．同時要考慮晶體的逆向溶解。晶體成長動力學取決於速度限制步驟，對此，有兩個理論，即擴散控制成長理論和界面控制成長理論。
基本介紹
- 中文名：擴散控制成長
- 外文名：Diffusion control growth
- 實質：晶體生長理論
- 影響因素：系統性質、物理因素
概述,原理,特點,
概述
目前有很多晶體生長的理論，如表面能理論、吸附層理論、形態學理論和擴散理論等，其中最具有影響的就是兩步法模型，又叫擴散反應模型。它認為晶體生長過程包括兩個步驟：第一步為溶質擴散過程，即待結晶的溶質通過擴散穿過晶體表面的靜止液層，由溶液中轉移至晶體表面；第二步為表面反應過程，即到達晶體表面的溶質嵌入晶面，晶體長大。在不同的物理環境下，這兩個步驟中的任何一步都可能是過程的控制步驟。針對第二步，關於溶質如何嵌入晶格的模式，也已提出許多模型，其中有連續成長模型、生長傳遞模型和螺旋錯位生長( BCF)模型。溶質擴散步驟和表面反應步驟是連續發生的，通常擴散步驟的速率與濃度推動力呈線性關係，而表面反應過程並非一級反應。
原理
對由擴散控制的成長所作處理一般地指出晶體尺寸隨時間的平方根成比例地增大(成長速率隨時間的平方根而減少)。這種時間變化與下述事實有關，即在成長進行中，物質必須經過逐漸增大的距離進行傳遞。然而，對於正在長大的顆粒尺度比特徵擴散距離大的情況，則界面前進的速率應與時間無關。對於直徑不變的棒狀體的這種特定情況，原子只添加在靠近兩瑞的地方，預料其長度和體積會隨時間線性地增加。
對晶體的大小與擴散範圍的尺度相當的情況來說，擴散控制成長的晶體尺寸應當隨著時間的平方根而增加，而界面控制成長的晶體尺寸應當隨著時間線性地增加。當在SiO2和GeO2這樣一類的材料中加入濃度逐漸增大的雜質時，可以預料從界面控制成長過渡到擴散控制成長。
對於能提高晶體成長速率的溶質類來說，它們在界面上被斥和積存，可能導致大大地提高隨時間而增加的成長速率。在這類多情況下，樣品可能在保持穩態長大條件之前便完全結晶。這種自動催化作用應該更可能在兩個前進的界面之間的區域開始，在這種區域內，溶質積聚最為顯著。在其他情況下，正在結晶中的材料通過界面上的高遷移率的溶質區域而傳輸時，可能產生相似於從濃溶液中成長的結晶過程。對於不能引起擴散控制成長或自動催化成長作用的低溶質濃度來說，對動力學的作用應當通過對粘度和液線溫度的綜合作用來說明。
特點
晶體成長屬於擴散控制成長還是表面反應控制成長，這取決於系統的性質及晶體生長的物理環境。通常認為：高的過飽和度，低的比功率輸入，晶體生長可能為擴散控制生長；低的過飽和度，高的比功率輸入，晶體生長可能為表面反應控制生長。同一物料在較高溫度下，結晶過程往往屬於擴散控制；在較低溫度下，則可能轉為表面反應控制。
