晶體生長原理與技術(shù)

前言

本書收筆了，釋然與惆悵并存。3年多的努力終于有了結(jié)果。完成了100多萬字的書稿自然是一個龐大的工程。但凡從事過類似工作的人，必與我有同感，如釋重負。這是釋然的理由。本人所學(xué)為凝固技術(shù)，凝固與晶體生長原理相通，本無界線。近20年來一直對晶體生長的相關(guān)理論與技術(shù)抱有很大興趣，并做了一些研究丁作，自覺有些體會。因此，4年前動了寫本書的念頭，并制訂了一個較為龐大的計劃。然而，動筆寫作以后，才逐步體會到晶體生長原理的深奧、技術(shù)的復(fù)雜，同時也感到自我的膚淺。另外，教學(xué)科研任務(wù)繁忙，難以集中精力。慶幸沒有放棄，邊學(xué)邊寫。雖然4年來，見縫插針，孜孜鉆研，夜以繼日，然而，完稿之時深感深度和廣度不夠。許多內(nèi)容自己的理解非常有限，紕漏必然難免。因此惆悵。本書的定位以技術(shù)為主，追求對工程應(yīng)用起指導(dǎo)作用。這樣考慮的原因，首先是本人的工學(xué)背景，對于純科學(xué)原理方面的內(nèi)容把握不準，而且晶體生長原理方面的著作國內(nèi)外已有數(shù)本。

內(nèi)容概要

本書分4篇探討晶體生長的原理與技術(shù)。第一篇為晶體生長的基本原理，對晶體生長的熱力學(xué)原理、動力學(xué)原理、界面過程、生長形態(tài)以及晶體生長初期的形核相關(guān)原理進行論述。第二篇為晶體生長的技術(shù)基礎(chǔ)，分3章進行晶體生長過程的涉及傳輸行為(傳質(zhì)、傳熱、對流)、化學(xué)基礎(chǔ)問題(包括材料的提純與合成問題)以及物理基礎(chǔ)(電、磁、力的作用原理)的綜合分析。第三篇為晶體生長技術(shù)，分4章分別對以Bridgman法為主的熔體法晶體生長、以Czochralski方法為主的熔體法晶體生長、溶液法晶體生長以及氣相晶體生長技術(shù)與最新發(fā)展進行介紹。第四篇分2章分別對晶體生長過程中缺陷的形成與控制和晶體的結(jié)構(gòu)與性能表征方法進行論述。    本書可供從事晶體生長的科研和工程技術(shù)人員閱讀，也可作為該領(lǐng)域研究生的教學(xué)參考書。

書籍目錄

前言第一篇  晶體生長的基本原理　第1章  導(dǎo)論　  1.1  晶體的基本概念　    1.1.1  晶體的結(jié)構(gòu)特征　    1.1.2  晶體結(jié)構(gòu)與點陣　    1.1.3  晶向與晶面　    1.1.4  晶體的結(jié)構(gòu)缺陷概述　  1.2  晶體材料　    1.2.1  常見晶體材料的晶體結(jié)構(gòu)　    1.2.2  按照功能分類的晶體材料　  1.3  晶體生長技術(shù)的發(fā)展　  1.4  晶體生長技術(shù)基礎(chǔ)及其與其他學(xué)科的聯(lián)系　  參考文獻　第2章  晶體生長的熱力學(xué)原理　  2.1  晶體生長過程的物相及其熱力學(xué)描述　    2.1.1  氣體的結(jié)構(gòu)及熱力學(xué)描述　    2.1.2  液體的結(jié)構(gòu)及熱力學(xué)描述　    2.1.3  固體的結(jié)構(gòu)及其熱力學(xué)參數(shù)　    2.1.4  相界面及其熱力學(xué)分析　    2.1.5  晶體生長的熱力學(xué)條件　  2.2  單質(zhì)晶體生長熱力學(xué)原理　    2.2.1  單質(zhì)晶體生長過程中的熱力學(xué)平衡　    2.2.2  液相及氣相生長的熱力學(xué)條件及驅(qū)動力　    2.2.3  固態(tài)再結(jié)晶的熱力學(xué)條件　  2.3  二元系的晶體生長熱力學(xué)原理　    2.3.1  二元合金中的化學(xué)位　    2.3.2  液-固界面的平衡與溶質(zhì)分凝　    2.3.3  氣-液及氣-固平衡　  2.4  多組元系晶體生長熱力學(xué)分析　    2.4.1  多元體系的自由能　    2.4.2  多元系結(jié)晶過程的熱力學(xué)平衡條件　    2.4.3  相圖計算技術(shù)的應(yīng)用　  2.5  化合物晶體生長熱力學(xué)原理　    2.5.1  化合物分解與合成過程的熱力學(xué)分析　    2.5.2  復(fù)雜二元及多元化合物體系的簡化處理　    2.5.3  化合物晶體非化學(xué)計量比的成分偏離與晶體結(jié)構(gòu)缺陷　    2.5.4  熔體中的短程序及締合物　  參考文獻　第3章  晶體生長的動力學(xué)原理　第4章  實際晶體生長形態(tài)的形成原理　第5章  晶體生長過程的形核原理第二篇  晶體生長的技術(shù)基礎(chǔ)　第6章  晶體生長過程的傳輸問題　第7章  晶體生長過程中的化學(xué)問題　第8章  晶體生長過程物理場的作用第三篇  晶體生長技術(shù)　第9章  熔體法晶體生長（1）——Bridgman法及其相似方法　第10章  熔體法晶體生長（2）——Cz法及其他熔體生長方法　第11章  溶液法晶體生長　第12章  氣相晶體生長方法第四篇  晶體缺陷分析與性能表征　第13章  晶體缺陷的形成與控制　第14章  晶體的結(jié)構(gòu)與性能表征參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：溶液的基本構(gòu)成包括溶劑、溶質(zhì)、雜質(zhì)元素，以及在某些特殊情況下添加的助溶劑。在溶液法晶體生長過程中，溶劑是晶體生長的介質(zhì)，溶質(zhì)則是擬生長的晶體材料的組成元素。首先使溶質(zhì)以原子或分子狀態(tài)分散于溶劑中，當(dāng)其再次從溶液中析㈩時，通過控制析出條件可獲得具有一定結(jié)構(gòu)、尺寸和性能的晶體。雜質(zhì)是除溶劑和溶質(zhì)之外的其他元素，是由于原料純度不足或工藝過程控制不當(dāng)引入的，而助溶劑是為了控制溶質(zhì)元素的溶解特性而添加的附加元素。對于某些溶解度很低、蒸汽壓很高或含有易揮發(fā)元素的晶體材料，添加助溶劑可以控制溶質(zhì)在溶劑中的溶解度和穩(wěn)定性。溶液中各種組成元素的含量可以采用質(zhì)量分數(shù)、摩爾分數(shù)或者其百分數(shù)表達，對此已經(jīng)在第7章中作了描述。

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《晶體生長原理與技術(shù)》由科學(xué)出版社出版。

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