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第六章 单晶材料的制备 2、晶体特有的性质： 均匀性与各向异性 自范性 对称性 确定的熔点 X光衍射效应 解理性 最小内能 晶面角守恒 晶体的各向异性 云母薄片上的热导率有各向异性 晶体的各向异性 石墨在平行于层的方向上电导率高且为半金属性导电; 垂直于层的方向上电导率低且为半导体性导电. 晶体的自范性 晶体在理想生长环境中能自发地形成规则的凸多面体外形，满足欧拉定理： F（晶面数）+V（顶点数）=E（晶棱数）+ 2 晶体的对称性 晶体的X射线衍射效应 晶体的周期性结构使它成为天然的三维光栅，周期与X光波长相当, 能够对X光产生衍射: 解理性 晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质。 最小内能 成型晶体的内能最小。  晶面角守恒 属于同种晶体的两个对应晶面之间的夹角恒定不变。 3、何谓“单晶”？ Mono-crystal，mono-crystalline， single crystal 整个晶体是一个完整的单一结构，即结晶体内部的微粒在三维空间呈高度有规律地、周期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。 晶体的原子在长程范围内、在三维空间中都保持有序而且重复的结构，一组原子的重复单元叫晶胞。 如果晶胞在三维方向上是整齐重复排列的——单晶（比如象一块一块的同样的整齐、排列的砖）； 如果晶胞不是有规律的整齐排列——多晶 （一堆杂乱无序、不同的砖） 具体地说： 单晶就是长程和短程都有序的结构，而多晶是短程有序，长程无序的结构。 在晶体衍射仪，单晶的衍射点是独立清晰的，多晶的衍射点连在一起。 单晶的齐整程度远远高于多晶 现代科技中的晶体材料 材料科学是人类文明大厦的基石，在现代技术中, 晶体材料更占有举足轻重的地位. 人类对固态物质的理解在很大程度上以单晶材料为基础，所以晶体在物质结构研究中也具有特殊重要性. 电子信息行业的应用 水晶（石英）单晶 一种性能优异的压电单晶，广泛用于彩电、移动通讯计算机的录像机、遥控器等电子工业元器件的制造 能源方面 硅单晶：太阳能电池的主要材料 三高（高温、高压、高频）领域 砷化镓（GaAs)单晶：工作器件的主要材料 节能行业 氧化锌单晶：用作白光发射二极管的基础材料 光学领域。 石英单晶：优异的光学性能，被广泛用作各种光学透镜、棱境、偏振片和滤波片、数码相机器件等。 摻钕的石榴石单晶（Nd:YAG)：称为“激光晶体”，作为固体激光器的工作介质 锗酸铋（BGO）单晶：作为核科学高能粒子探测的闪烁晶体 氘化磷酸二氢钾（DKDP）、磷酸钛氧钾（KTP）、偏硼酸钡、铌酸钾等用作非线性晶体，在压电、铁电、磁光、超导等行业均有应用…… 半导体的后起之秀——砷化镓 光 学 材 料 利用方解石的双折射现象可以制成偏光棱镜；利用氯化钠、溴化钾等碱卤晶体的透红外性能可以制作各种红外分光光度计的窗口. 激光是20世纪60年代最重大科学成就之一. 除红宝石和钇铝石榴石之外，近年发展的氟化钇锂晶体是稀土离子激光晶体的后起之秀；金绿宝石激光输出波长在一定范围内可调, 成为热门课题. 我国的铝酸钇激光晶体性能已处于世界领先地位. 1981年发展的碰撞锁模染料激光器产生飞秒 (1 fs=10-15 s)级激光脉冲. 90年代, 更稳定的全固体超快掺钛蓝宝石飞秒激光器出现, 使飞秒化学成为物理化学界的重要研究领域. 1999年诺贝尔化学奖授予Ahmed H Zewail教授,以表彰他利用飞秒激光脉冲技术研究超快化学反应过程和过渡态的开拓性工作. 红 外 热 成 象 高 能 粒 子 探 测 器 锗酸铋（BGO）晶体是一种新型闪烁晶体，在基本粒子、空间物理和高能物理等研究领域有广泛应用. 丁肇中教授在西欧核研究中心领导的L3实验使用大量BGO. 上海硅酸盐研究所生产的长25 cm、重5 kg的BGO晶体以分辨率最高、光衰量最低、均匀性最好等优点在国际市场竞争中取胜，被国际科技界公认为佼佼者. 非线性光学晶体： KTP 磷酸氧钛钾(KTiPO4，简 KTP)是高效激光倍频材料，广泛用于非线性光学领域，在蓝绿激光器中有重要应用. 蓝绿激