
【機】 hydrothermal crystal growth
熱液晶體生長(Hydrothermal Crystal Growth)是一種在高溫高壓水溶液環境中合成單晶體的技術。該過程模拟自然界中礦物晶體在地質熱液條件下的形成機制,通過控制物理化學參數使溶質在過飽和溶液中定向結晶。以下從漢英對照角度解析其核心要素:
熱液(Hydrothermal)
指以水為媒介,在密閉高壓釜中創造高溫(通常100–600°C)、高壓(可達300 MPa)的反應環境。該條件可顯著提高難溶物質的溶解度,促進離子擴散與重排 。
晶體生長(Crystal Growth)
溶質原子/分子在過飽和溶液中經曆成核(Nucleation)與晶面擴展(Facet Development),最終形成長程有序的晶體結構。生長動力學受溫度梯度(Temperature Gradient)和過飽和度(Supersaturation)調控 。
參數(中) | 參數(英) | 作用 |
---|---|---|
礦化劑濃度 | Mineralizer Concentration | 調節溶液離子強度,增強溶質溶解度 |
填充度 | Fill Fraction | 控制高壓釜内氣相/液相比例,影響系統壓力 |
溫差設定 | Temperature Differential (ΔT) | 驅動溶液對流,實現溶質從溶解區向生長區輸運 |
制備壓電晶體(Piezoelectric Crystals)如α-石英(SiO₂),用于諧振器與傳感器;激光晶體(Laser Crystals)如钇鋁石榴石(Y₃Al₅O₁₂, YAG)。
重現熱液礦床(Hydrothermal Ore Deposits)中礦物(如閃鋅礦ZnS)的結晶過程,為成礦機制提供實驗依據 。
該方法因能生長低缺陷密度(Low Defect Density)的大尺寸晶體,在半導體、光學及新材料領域具有不可替代性。例如,人工水晶(Synthetic Quartz)的全球年産量超3000噸,90%以上依賴熱液法生産 。
參考文獻來源
熱液晶體生長是一種在高溫高壓水溶液環境中合成晶體的技術,主要用于制備高純度、大尺寸的單晶材料。以下是關鍵要點解析:
基本原理
通過将原料溶解于高溫高壓的堿性或酸性溶液中,形成過飽和溶液,隨後在溫度梯度驅動下,溶質在生長區(低溫區)重新結晶。例如,石英晶體生長通常需要300-400℃、1000大氣壓的條件。
核心設備
使用高壓反應釜(俗稱高壓釜),内部設置擋闆分隔溶解區(高溫)和生長區(低溫)。原料置于溶解區,籽晶懸挂在生長區引導定向結晶。
關鍵參數
典型應用
技術優勢與局限
優勢在于可生長難熔化合物晶體且缺陷少,但設備成本高、生長周期長(數周至數月)。現代改進技術包括添加礦化劑加速溶解過程。
該技術自19世紀合成祖母綠開始發展,現已成為功能晶體材料制備的核心方法之一,在5G通信濾波器、激光晶體等領域有不可替代的作用。
苯并咪唑酮邊際生産作業成本捕獲法單面軟磁盤大修折舊費颠沛流離糞膽汁蓋蘭氏瓣管闆孔關聯程式毫盧間隔管肩胛下肌筋膜間接成本分配嫁資基底縫集體合約雞線螺旋體卷組可互相交換的侵掠蠕蟲性絞痛三相四線系統色譜吸附似牙的授乳期糖尿睡前的水楊酐四吸盤蟲屬鐵道公司