
【化】 crystal growing section
【計】 crystal growth
【化】 crystal growth
part; passage; sect; section; segment
【計】 segment
【醫】 piece; sectile; segment; segmentum
在漢英詞典視角下,“晶體生長段”指晶體從過飽和溶液、熔體或氣相中通過原子/分子有序排列形成特定結構的過程階段。其核心是物質從無序态向有序晶格結構的相變,涉及成核、擴散、界面反應等動力學步驟。
成核(Nucleation) →擴散(Diffusion) →界面附着(Interface attachment) →晶面擴展(Facet propagation) 的定向組裝過程 。
驅動力
過飽和度 $Delta C = C - C^$($C^$為平衡濃度)或過冷度 $Delta T = T_m - T$($T_m$為熔點),其值需超越能壘以觸發生長(經典成核理論)。
$$ Delta G = -frac{16pigamma}{3(Delta mu)} $$
($gamma$:界面能,$Delta mu$:化學勢差)
界面動力學
生長速率 $R$ 受Burton-Cabrera-Frank模型描述:
$$ R propto expleft(-frac{E_a}{kT}right) cdot Delta C $$
($E_a$:活化能,$k$:玻爾茲曼常數)。
機制類型 | 適用體系 | 特征 |
---|---|---|
層狀生長(Layer-by-layer) | 氣相/溶液生長 | 二維成核→台階橫向擴展 |
螺旋位錯生長(Screw dislocation) | 熔體生長 | 無需成核,連續螺旋上升 |
連續生長(Continuous) | 高驅動力體系 | 粗糙界面直接附着 |
晶體生長是指物質在特定條件下(如溫度、壓力、過飽和度等)通過氣相、液相或固相轉變,形成具有規則幾何排列的晶體的過程。以下是其核心要點:
晶體生長本質上是物質從無序狀态向高度有序晶相轉變的過程。它既包含宏觀層面的界面推移(如溶液中的溶質向晶體表面遷移),也涉及微觀層面的原子/分子基元在晶體表面定向排列。例如,科塞爾-斯特蘭斯基理論提出,晶體通過逐層堆積基元的方式生長,優先在能量最有利的三面凹角位置結合。
成核階段
當介質達到過飽和或過冷卻狀态時,原子/分子通過熱運動形成微小晶核。此時晶核的穩定性取決于表面能與體積能的平衡。
生長階段
總結來看,晶體生長是物理化學條件與微觀結構相互作用的動态平衡過程,其機制既包含經典理論(如層生長模型),也需結合實際擴散、吸附等動力學因素分析。
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