​从气相 (蒸气)中生长蓝宝石晶体

从气相 (蒸气)中生长蓝宝石晶体

从气相中可以生长大块, 碟形晶体, 晶须和外延生长的薄膜. 一些方法特别的专·业化. 例如, 从真空中分子束阴极溅射和沉积被用来获得薄膜, 而更大的晶体主要是在密封的安瓿中通过晶化生长. 其他方法具有更广的应用领域. 特别的, 在气流中化学沉积的方法适合于得到薄膜, 较大块晶体和晶须. 

从气相中结晶具有很多优点, 如低的过程温度, 无需过度饱和, 易于成分控制, 容器和被晶化材料之间弱的相互作用和晶体的高完·美性. 但是, 生长的晶体尺寸不大. 

从气(蒸汽)相中晶化的方法属于物理与化学类. 先前的一些方法, 基于浓缩效应, 包括物质从其自身蒸汽中晶化, 也叫“升华法”和“分子束法”. 从蒸汽中晶化特别适合那些通过液相不能实现固-气相变的物质. 在封闭和开放系统中和真空或气相介质中, 升华法用于晶体生长, 晶化过程常常在密封的安瓿中进行. 安瓿的两部分都被加热到相同温度, 并且设置了对应于该温度的饱和蒸汽压. 然后安瓿的一端冷却到晶核的形成. 然后, 温度再次升高以阻止新核的形成, 并且晶体生长的过程在不变的条件下进行. 

在通过化学反应法的晶体生长中(还原, 热分解, 氧化等), 气相成分与生长中的晶体成分不同. 化学转移法的基本原理如下: 当通过逆反应与气相输入相互作用时, 固相或液相物质形成气相产物. 气相产物被转移到系统的另外部分后, 当平衡条件改变时, 气相产物分解为结晶物质的随后析出物. 为了反应转移特性的估计, zui重要的因素是晶化物质初始态和第二相之间的分压差(ᇞ P). 在封闭系统或气流中化学转移通过对流和扩散进行. 一个具有加压水动力学方案的开放系统更有效. 在这种情况下, 如果优化流速, 转移不在是生长速率控制阶段. 这些方法的共性是从源到晶化位置的材料转移, 因为在介质中被晶化材料的浓度低. 

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