Методы выращивания кристаллов из раствора

Движущей силой кристаллизации в этом случае является градиент концентрации.Для управления ходом кристаллизации температуру раствора медленно уменьшают ( чем выше температура раствора,тем выше растворимость для большинства материалов,и при охлаждении раствор становится перенасыщенным и начинается процесс ухода избыточных частиц из раствора ; наиболее энергетически выгодный ход этого процесса – встраивание избыточных частиц в свободные места решётки на монокристаллической затравке ,в соответствии с рис. 2.9 ) . Таким образом и происходит кристаллизация из раствора.

Иногда идут по другому пути: растворитель испаряют медленно,поддерживая пересыщенную концентрацию по мере роста кристалла.Для подпитки области кристаллизации свежим раствором ( пополнение убывших частиц,перешедших из раствора в кристаллическую решётку ) раствор циркулируют.

Наиболее яркий пример технологии роста монокристаллов из раствора – метод гидротермального синтеза и роста монокристаллов , рис. 3.7.Рост монокристаллов производят в водном растворе при температуре Т⁰ > 374 ,15 ⁰ С ( особая критическая точка воды ). Этим способом выращивают кристаллы кварца и многие другие.Основа установки – автоклав,в котором поддерживаются соответствующие давление и температура.Автоклав разделён на две зоны перфорированной перегородкой и помещён в двухзонную нагревательную печь ( температура нижней зоны выше верхней на ≈ 50⁰ ) .

Автоклав

Рост монокристалла на затравке

Исходный поликристаллический

материал (или его компоненты )

Рис.3.7. Кристаллизация из раствора методом гидротермального синтеза.

В нижней части автоклава образуется насыщенный раствор ( за счёт растворения поликристаллического исходного материала или синтеза его из компонентов ).Раствор переносится за счёт конвекции в верхнюю ( более холодную ) часть , при этом раствор становится пересыщенным.На затравке избыток растворённого вещества даёт рост кристалла.Обеднённый “ холодный “ раствор уходит в нижнюю часть автоклава,снова обогащается,растворяя исходный поликристаллический материал,опять уходит вверх и так далее. Методом гидротермального синтеза можно выращивать практически любые кристаллы очень высокого качества,в том числе и такие,для которых недоступны другие методы ( например,из-за полиморфного перехода при повышении температуры ).

Дата добавления: 2014-11-14; просмотров: 226; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!