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简答题分析晶体生长形态与温度梯度的关系?
  • 晶体生长的形态取决于固-液界面的微观结构和界面前沿液相中的温度分布情况。
    (1)在正温度梯度条件下生长的界面形态一般为平面状界面
    对于光滑界面,界面向前推移时,以二维或缺陷长大方式向液体中平行推进,长大台阶平面多为晶体学晶面,若无其它因素干扰,多成长为以密排晶面为表面的具有规则外形的晶体。
    对于粗糙界面,晶体成长时界面只能随着液体的冷却而均匀一致地向液相推移,与散热方向垂直的每一个垂直长大的界面一旦局部偶有突出,便进入低于临界过冷度甚至熔点mT以上的温度区域,生长即刻停止。所以,液固界面也近似保持平行平面,使其具有平面状长大形态。
    (2)在负温度梯度条件下生长的界面形态一般为枝晶界面
    这种温度梯度条件下,由于界面前沿液体中的过冷度不断增大,成长时如果界面的某一局部发展较快而偶有突出,则其将伸入到过冷度更大的液体中,从而使生长速度加快。这样,晶体在生长时界面形态像树枝一样,先长出主晶轴(一次晶轴),再长出分枝晶轴(二次晶轴、三次晶轴)。每一个枝晶随着结晶和液体的补充最终长成一个晶粒,结晶完成后晶体一般不表现规则外形。
    具有光滑界面的晶体物质在负温度梯度下的生长方式,也有树枝状结晶倾向,并与杰克逊因子有关:值不太大时,以枝晶为主,有时带有小平面特征;值较大时,则形成规则形状晶体的可能性大。
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