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TFT调研报告

练紫莹

雷梦雷

张桂山

调研题目:微晶与非晶的区别?IGZO-TFT的CAAC结构到底有没有结晶?如何量测?

学号

练紫莹学号

一、微晶与非晶

要理解微晶与非晶,首先要理解晶体概念,以及晶粒概念。自然界中物质存在状态有三

种:气态、液态、固态,其中固体又可分为两种存在形式:晶体和非晶体。晶体是经过结晶

过程而形成的具有规则的几何外形的固体,晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复

的排列。

晶体有以下共同特点:

(1)均匀性:晶体各个部分的宏观性质是相同的。

(2)各向异性:沿晶格的不同方向,原子排列的周期性和疏密程度不尽相同,由此导致晶

体在不同方向的化学特性也不同。

(3)固定:晶体具有周期性结构,熔化时,各部分需要同样的温度。

(4)规则外形:理想环境中生长的晶体应为凸多边形。

(5)对称性:晶体的理想外形和晶体结构都具有特定的对称性。

与晶体相对应,原子或分子无规则排列,无周期性且无对称性的固体叫非晶,如玻璃、

非晶碳。非晶没有一定的晶格常数,能描述非晶结构特点的只有径向分布函数,这是个统计

的量。从液态到固态的转变要经历成核长大的过程,若跳过成核过程直接使其从液态变为固

态,就能得到非晶。另一方面,使其成核跳过长大过程,便能得到纳米晶。

晶粒是另外一个概念,从液态转变为固态的过程首先要成核,然后生长,这个过程叫晶

粒的成核长大。晶粒内分子、原子都是有规则地排列的,所以一个晶粒就是单晶。多个晶粒,

每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌的,没有明显的外形,也不表现各向异性,

这是多晶。

有了晶粒,那么晶粒大小(晶粒度),均匀程度,各个晶粒的取向关系都是很重要的组

织(组织简单的说就是指固体微观形貌特征)参数。对于大多数的金属材料,晶粒越细,材

料性能越好。

最初显微镜倍数还不是很高,能看到微米级的时候,微米数量级的晶粒已经是非常小的

了,而且这个时候材料的力学性能特别好,人们习惯上把这种小尺度晶粒叫微晶。

从显微学上来看单晶、多晶、微晶、非晶和纳米晶,一个晶粒就是单晶,多个晶粒就是

多晶,没有晶粒就是非晶。单晶只有一套衍射斑点,多晶取向不同会表现出几套不同的斑点。

纳米晶和微晶是从晶粒度大小角度来说的,再大一点的晶粒,叫粗晶。

1、微晶简介

(1)什么是微晶?

微晶是指每颗晶粒只由几千个或几万个晶胞并置而成的晶体,从一个晶轴的方向来说这种晶

体只重复了约几十个周期。微晶的比表面大,表面吸附性能、表面活性等相当突出。可将实

验上给出衍射峰(或粉晶衍射弧线)已有明显增宽、弥散的颗粒线度尺寸在(100~2000)×10-

10m范围的晶体称作微晶,这是由晶体向无定形体过渡的一种存在形态。如炭黑即是一种由

数以千或万计的晶胞并置而成的微晶,在摄取的炭黑粉晶衍射图中001型的002衍射峰特

别弥散,而100与110衍射则较明锐,这表明c轴方向的周期比a和b轴方向的周期重复

数要小得多,微晶是一种亚稳态,它转化为晶态时会释放出一定的晶化热。

(2)微晶材料的种类

微晶材料通常按其基质的组成,分为硅酸盐、铝硅酸盐、硼硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐微

晶玻璃五大类。它们综合性能取决于以下几个主要因素:原始材料的成份、晶体的种类、

含量、大小、残余相的性质、结构和数量。

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