單晶生長常用方法

⑴ 目前商用半導體單晶硅主要的晶體生長方法是什麼

目前商用半導體單晶硅主要以真空電解和真空精煉來拉出晶圓柱，再反覆精煉，使晶柱累積成長。

⑵ 晶體的生長

物質在一定溫度、壓力、濃度、介質、pH等條件下由氣相、液相、固相轉化，形成特定線度尺寸晶體的過程稱為晶體生長。
其原理基於物種晶相化學勢與該物種在相關物相中化學勢間准平衡關系的合理維持。如在溶液中的晶體生長要求在平衡溶解度附近溶質有一定合宜的過飽和度。晶體生長方法是多樣的，如水熱法生長人工水晶，區域熔融法生長硅、鍺單晶、氫氧焰熔融法生長軸承用寶石，航天失重法培養晶體以及升華法；同質或異質外延生長法等。
形成晶體的過程叫做結晶。在實際生產中，常常需要使物質從溶液中結晶析出，如從蔗汁中提取砂糖、從海水中提取精鹽。

⑶ 晶體生長的方法有幾種

1.
底部
籽晶
法
2.
冷坩堝法
3.
高溫高壓法
4.
弧熔法
5.
提拉法
6.
焰熔法
7.
熔劑
法
8.
水平區熔
9.
升華法
10.
水熱法
生長晶體
11.
水溶液法生長晶體
12.
導向溫梯法（TGT）
等等

⑷ Cz法的直拉法單晶生長的優點

主要有以下幾個方面：
（1）可以方便地觀察晶體生長過程；（2）晶體在熔體的自由表面處生長,而不與柑鍋接觸,可以減少熱應力；（3）可以方便地使用定向籽晶和籽晶細頸工藝以減小晶體中的缺陷,得到所需取向的晶體；（4）較快的生長速度和較短的生長周期。
直拉法是生產lC電路所用矽片的常用方法。熔硅放在石英增竭裡面,因為石英導致氧進入熔硅，因而單晶硅有高的氧含量。直拉法又分為非磁場拉晶法和磁場拉晶法。

⑸ 單晶爐中單晶硅棒時如何生長的

首先，把高純度的多晶硅原料放入高純石英坩堝，通過石墨加熱器產生的高溫將其熔化；然後，對熔化的硅液稍做降溫，使之產生一定的過冷度，再用一根固定在籽晶軸上的硅單晶體（稱作籽晶）插入熔體表面，待籽晶與熔體熔和後，慢慢向上拉籽晶，晶體便會在籽晶下端生長；接著，控制籽晶生長出一段長為100m 單晶硅生長爐
m左右、直徑為3～5mm的細頸，用於消除高溫溶液對籽晶的強烈熱沖擊而產生的原子排列的位錯，這個過程就是引晶；隨後，放大晶體直徑到工藝要求的大小，一般為75～300mm，這個過程稱為放肩；接著，突然提高拉速進行轉肩操作，使肩部近似直角；然後，進入等徑工藝，通過控制熱場溫度和晶體提升速度，生長出一定直徑規格大小的單晶柱體；最後，待大部分硅溶液都已經完成結晶時，再將晶體逐漸縮小而形成一個尾形錐體，稱為收尾工藝；這樣一個單晶拉制過程就基本完成，進行一定的保溫冷卻後就可以取出。 直拉法，也叫切克勞斯基（J.Czochralski）方法。此法早在1917年由切克勞斯基建立的一種晶體生長方法，用直拉法生長單晶的設備和工藝比較簡單，容易實現自動控制，生產效率高，易於制備大直徑單晶，容易控制單晶中雜質濃度，可以制備低電阻率單晶。據統計，世界上硅單晶的產量中70％～80％是用直拉法生產的

⑹ 制備單晶的關鍵是什麼，如何制備單晶

所謂單晶，即結晶體內部的微粒在三維空間呈有規律地、周期性地排列，或者說晶體的整體在三維方向上由同一空間格子構成，整個晶體中質點在空間的排列為長程有序。單晶整個晶格是連續的，具有重要的工業應用。由於熵效應導致了固體微觀結構的不理想，例如雜質，不均勻應變和晶體缺陷，有一定大小的理想單晶在自然界中是極為罕見的，而且也很難在實驗室中生產。另一方面，在自然界中，不理想的單晶可以非常巨大，例如已知一些礦物，如綠寶石，石膏，長石形成的晶體可達數米。

單晶生長制備方法大致可以分為氣相生長、溶液生長、水熱生長、熔鹽法、熔體法。最常見的技術有提拉法、坩堝下降法、區熔法、定向凝固法等；
目前除了眾多的實際工程應用方法外，藉助於計算機和數值計算方法的發展，也誕生了不同的晶體生長數值模擬方法。特別是生產前期的分析和優化大直徑單晶時，數值計算尤為重要。
一、揮發法
原理：依靠溶液的不斷揮發，使溶液由不飽和達到飽和過飽和狀態 。
條件：固體能溶解於較易揮發的有機溶劑理論上，所有溶劑都可以，但一般選擇60～120℃ 。
注意：不同溶劑可能培養出的單晶結構不同方法：將固體溶解於所選有機溶劑，有時可採用加熱的辦法使固體完全溶解，冷卻至室溫或者再加溶劑使之不飽和，過濾，封口，靜置培養 。
二、擴散法
原理：利用二種完全互溶的沸點相差較大的有機溶劑。固體易溶於高沸點的溶劑，難溶或不溶於低沸點溶劑。

⑺ 單晶材料的單晶制備方法：

此法為最常用方法，是從結晶物質的熔體中生長晶體。適用於光學半導體，激光技術上需要的單晶材料。
（一）晶體生長的必要條件。
根據晶體生長時體系中存在的——由熔體（m）向晶體（C）自發轉變時——兩相間自由焓的關系：Gm(T)>Gc(T),即△G=Gc(T)-Gm(T)≈△He-Te△Se-△T△Se=△T△Se<0。結晶時, △Se>0，只有△T<0 。熔體單晶體生長的必要條件是：體系溫度低於平衡溫度。體系溫度低於平衡溫度的狀態稱為過冷。△T的絕對值稱為過冷度。過冷度作為熔體晶體生長的驅動力。一般情況：該值越大，晶體生長越快。當值為零時，晶體生長停止。
（二）晶體生長的充分條件
晶體生長是發生在固-液（或晶-液）界面上。通常為保證晶體粒生長只需使固-液界面附近很小區域熔體處於過冷態，絕大部分熔體處於過熱態（溫度高於Te ）。已生長出的晶體溫度又需低於Te。就是說整個體系由熔體到晶體的溫度由過熱向過冷變化。過熱與過冷區的界面為等溫區。此面與晶體生長界面間的熔體為過冷熔體。且過冷度沿晶體生長反方向逐漸增大。晶體的溫度最低。這種由晶體到熔體方向存在的溫度梯度是熱量輸運的必要條件。熱量由熔體經生長面傳向晶體，並由其轉出。
晶體生長的充分條件：（dT/dz）c一定、(dT/dz）m為零時，整個區域熔體處於過冷態，晶體生長速率最大。對於一定結晶物質，過冷度一定時，決定晶體生長速率的主要因素是晶體與熔體溫度梯度（dT/dz）c與（dT/dz）m的相對大小。只有晶體溫度梯度增大，熔體溫度梯度減少，才能提高晶體生長速度。需指出：晶體生長速度並非越大越好，太大會出現不完全生長，影響質量。
（三）晶體生長方法
1 提拉法：提拉法適於半導體單晶Si、Ge及大多數激光晶體。
工藝流程：
1）同成分的結晶物質熔化，但不分解，不與周圍反應。
2）預熱籽晶，旋轉著下降後，與熔體液面接觸，待熔後，緩慢向上提拉。
3）降低坩堝溫度或熔體溫度梯度，不斷提拉籽晶，使其籽晶變大。
4）等徑生長：保持合適的溫度梯度與提拉速度，使晶體等徑生長。
5）收晶：晶體生長所需長度後，拉速不變，升高熔體溫度或熔體溫度不變，加快拉速，使晶體脫離熔體液面。
6）退火處理晶體。
2 坩堝下降法：
在下降坩堝的過程，能精密測溫，控溫的設備中進行。過熱處理的熔體降到稍高於凝固溫度後，下降至低溫區，實現單晶生長，並能繼續保持。
3 泡生法：
過熱熔體降溫至稍高於熔點，降低爐溫或冷卻籽晶桿，使籽晶周圍熔體過冷，生長晶體。控制好溫度，就能保持晶體不斷生長。
4 水平區熔法：
盛有結晶物質的坩堝，在帶有溫度梯度的加熱器，從高溫區向低溫區移動，完成熔化到結晶過程。
以上四種晶體生長使用的坩堝，應具備：熔點高於工作溫度200℃，不與熔體互熔起化學反應，良好的加工性及抗熱震性，熱膨脹系數與結晶物質相近，常用鉑、銥、鋼、石墨、石英及其它高熔點氧化物。 以水、重水或液態有機物作溶劑的溶液中，可生長完整均勻的大尺寸單晶體。
（一）晶體生長基本原理
1 晶體生長的必要條件：一定溫度條件下，溶液的濃度大於該溫度下的平衡濃度（即飽和濃度）稱過飽和，其大於的程度稱過飽和度，它是溶液法晶體生長的驅動力。
2 晶體生長的充分條件：把溶液的過飽和狀態控制在亞穩定區內，避免進入不穩定或穩定區。
（二）晶體生長方法
1 降溫法：利用不斷降溫並維持溶液亞穩過飽和態，以實現晶體不斷生長的方法。
2 流動法：控制飽和槽和生長槽間溫差及流速並使其處於亞穩過飽和態。維持晶體不斷生長。
3 蒸發法：利用不斷蒸發溶劑，並控制蒸發速度，維持溶液處於亞穩的過飽和狀態，實現晶體的完全生長。
4 電解溶劑法：利用電解原理，不斷從體系中去除溶劑，以維持溶液過飽和狀態，實現晶體不斷生長。關鍵是控制電解電流，即溶劑電解速度保持體系處於亞穩區。
5 凝膠法：兩物質的溶液通過凝膠擴散，相遇，經化學反應，生成結晶物質，並在凝膠中成核，長大。 （一）基本原理
高溫溶液法生長的結晶物質，須在高溫下，溶於助溶劑，形成過飽和溶液。因此，助溶劑選擇，溶液相關系的確定，是溶液生長晶體的先決條件。
助溶劑應具備的條件：
1）對結晶物質有足夠大溶解度，並在生長溫度范圍內，有適宜的溶解度溫度系數。
2）與溶質的作用應是可逆的，形成的晶體是唯一、穩定的。
3）具有盡可能高的沸點及盡可能低的溶點。
4）含有與結晶物質相同的離子。
5）粘滯性不大，利於溶質擴散和能量運輸。
6）無毒、無腐蝕性。
7）可用適當溶液或溶劑溶解。
（二） 晶體生長方法
1 緩冷法及改進技術
以0.2－5℃/h的速度，使處在過飽和態的高溫溶液降溫，先慢後快，防止過多成核。溫度降到出現其它相或溶解的溫度系數近於0時，較快速降溫。並用適當的溶劑溶掉凝固在晶體周圍的溶液，便得晶體。
改進技術
（1）坩堝局部過冷（2）採用復合助熔劑（3）變速旋轉坩堝（4）刺破坩堝以利於分離。
2 助溶劑揮發法:恆溫下藉助助溶劑的揮發，使溶液保持亞穩定過飽和態，以保持晶體生長。
3 籽晶降溫法：引入籽晶後，靠不斷降溫維持溶液的亞穩定過飽和度，保持晶體不斷生長。
晶體是十分奇妙、美麗而又用途巨大，而自然界中天然形成的晶體多含有大量的缺陷，從而影響到它的應用。在實驗室中，採用精巧的設備，嚴格設定晶體生長所需的溫度、氣氛和組分，通過嚴格控制的條件可以生長出符合需要的高質量晶體。 （一）基本原理
利用運輸反應來控制反應的進行，其生成物必須是揮發性的，且要有唯一穩定的固體相（所希望的）生成，ΔG→0?反應易為可逆，平衡時，反應物與生成物有足夠的量。
（二） 晶體生長方法
1 升華法
將固體順著溫度梯度通過晶體在管子的冷端從氣相中生長的方法。
即：在高溫區蒸發原料，利用蒸氣的擴散，讓固體順著溫度梯度通過晶體在冷端形成並生長的方法。
固→氣→固常壓升華
常壓升華（P>1 atm）：As、P、CdS
減壓升華（P<1 atm）：雪花、ZnS、CdSe、HgI2
2 蒸氣運輸法
在一定的環境相下?利用運載氣體來幫助源的揮發和運輸?從而促進晶體生長的方法。通常採用鹵素作運輸劑。在極低的氯氣壓力下觀察鎢的運輸?發現在加熱的鎢絲中，鎢從較冷的一根轉移到較熱的一根上。
冷端：W+3Cl2↹WCl6
W以氯化物的形式揮發；熱端、分解、沉積出W，規則排列，生長出單晶體。此法常用來提純材料和生長單晶體。不僅可以生長純金屬單晶，也可用於生長二元或三元化合物。如：ZnIn2S4、HgGa2S2、ZnSiP2。
3 氣相反應生長法讓各反應物直接進行氣相反應生成晶體的方法。成為工業上生產半導體外延晶體的重要方法之一，常用於制膜，如TiC、GaAs。
目前人類科技的鎳基單晶材料共有五代。

⑻ 提拉法和導模法生長寶石晶體

「晶體提拉法」是利用籽晶從熔體中提拉生長出晶體的方法。該方法能在短期內生長出大而無位錯的高質量單晶，是由J.丘克拉斯基（J.Czochralski）在1917年首先發明的，所以又稱丘克拉斯基法。大多數氧化物類晶體如紅寶石、藍寶石、人造釔鋁榴石（YAG）、人造釓鎵榴石（GGG）、金綠寶石、尖晶石等，都能用晶體提拉法生長。

導模法是晶體提拉法的一個變種。

一、晶體提拉法的原理與裝置

（一）晶體提拉法的原理

晶體提拉技術的原理可以用圖4-1-4來說明。生長設備包括：坩堝、熔體（原料）、籽晶與晶體提拉機構、加熱器及功率控制、溫度控制系統、爐體及氧氣控制系統、後加熱器等，將待生長的原料放在合適的坩堝內熔化，裝上定向的籽晶，降下籽晶桿，接種、放肩，然後等徑生長出達到要求的晶體。

圖4-1-4 晶體提拉法裝置示意圖

這種方法的主要特點是：

1）晶體生長過程直觀，便於觀察。

2）短時間內可長出高質量的大晶體。

3）可以定向等徑生長，但是受坩堝材料污染、熔體對流及飽和蒸氣壓低、熔體揮發等的影響，給定向等晶生長晶體帶來困難。

（二）晶體提拉法的主要裝置

1.坩堝

坩堝是放熔體的器皿，應具有耐高溫、抗熔體腐蝕、加工容易、不污染晶體等特點，不同寶石晶體使用不同的坩堝，常用的坩堝及生長的寶石材料見表4-1-5。

表4-1-5 常用於生長人工寶石的坩堝材料

鉑、銥、鉬等金屬材料，延展性好，容易製造成各種形狀，可重復使用，是首選材料。石墨加工容易，耐高溫，可用於不與其發生氧化反應的材料的生長，但石墨較易氧化或脫落（即使在還原條件下），容易造成污染。

2.加熱器及功率控制

晶體生長的關鍵是必須保持穩定的溫場，功率也必須嚴格控制，射頻加熱、電阻加熱是最常用的方法。射頻加熱的電源有中頻和高頻兩種，由於坩堝導電性能較好，為了克服「集膚效應」而均勻加熱，現在大都採用中頻加熱，特別是用在YAG、合成金綠寶石的生長時更是如此。感應加熱的感應器應合理設計，以保持穩定合理的溫場。電阻加熱也是常用的方法，在寶石晶體生長中常用的加熱器材料有石墨和鎢兩種。石墨耐高溫，易加工，壽命長，但有污染；鎢耐熱溫度高、不污染，但加工困難。

加熱器功率的自動控制十分重要，只有保證熔體的溫度穩定，才能培育出好的晶體，一般要求穩定在±0.2℃。

3.保護環境

一般晶體生長爐都有水冷的不銹鋼外殼，內部可以加保溫材料，還可以用保護氣體，如氯、氦、氮、氫等改變爐內的氣氛。所用流量和氣體分壓也都視材料而定，如在生長合成藍寶石時，使用微量O₂[w（O₂）=0.5%]的Ar-O₂或N₂-O₂混合氣體，防止Al₂O₃脫氧。石墨加熱時則使用Ar做保護氣體。YAG、合成金綠寶石多用純Ar來做保護氣體。充氣之前應先抽成真空，因此爐子還必須有真空系統。

4.提拉、轉動機構及其控制

晶體提拉機構是一組精密的機械裝置，不但要求機械加工精度高，而且機電拖動系統也要自動控制，還要與坩堝、晶體的電子稱重系統形成自動調節，因此，這部分是現代提拉爐的最重要部分之一。

拉速和轉速影響著固液界面的形狀，界面狀態是晶體生長的關鍵因素。晶體應在平界面生長，彎曲界面會引起徑向雜質不均勻，合成寶石晶體內外顏色不一致。如晶體凸入熔體，容易形成小面，特別是GGG和合成紅寶石的生長中有這種情況。轉速除改變界面形狀外，還引起熔體對流，因此必須設計合理的轉速。

提拉速度主要決定於：待生長的晶體直徑、爐體的溫度、晶體質量要求、組分過冷等。

提拉速度和轉速一般由試驗決定（見表4-1-6）。

表4-1-6 材料與轉速、拉速之間的關系

5.後加熱器

由晶體提拉法生長的晶體，在離開熔融的液面後，不能直接進入室溫的空間，否則會因為溫度急劇變化而產生內應力使晶體破裂。所以，應在設備上考慮保溫裝置，使晶體逐漸冷卻，這個裝置就是後加熱器（簡稱後熱器）。後加熱器的主要作用是調節晶體和熔體之間的溫度梯度，以得到合適的縱向溫度梯度，防止晶體開裂。

後熱器可分為自熱式和隔熱式兩種。自熱式為圓柱狀或傘狀；隔熱式後熱器可用高熔點氧化物如氧化鋯、氧化鋁、合成剛玉陶瓷等製成，也可以由多層鉬片、鉑片反射器組成，所以隔熱式後熱器也叫保溫蓋。

通常後熱器放在坩堝的上部，生長的晶體逐漸進入後熱器，生長完畢後就在後熱器中冷卻至室溫。

二、晶體提拉法生長寶石晶體實例

1.α－Al₂O₃（包括合成藍寶石和紅寶石，現以合成藍寶石為例）晶體生長

原料：焰熔法白色合成藍寶石碎塊＋TiO₂+Fe₂O₃,TiO₂、Fe₂O₃的配比視顏色而定。也可以用α－Al₂O₃（已摻雜）的燒結塊。

坩堝：鉬。

加熱器：石墨。

溫場設計：符合界面設計要求。

設備：真空充Ar晶體提拉爐。

工藝參數：溫度2050℃以上，轉速10～15r/min，拉速1～10mm/h可調。

將原料放入坩堝，加熱到2060℃，熔化原料，已裝好籽晶（定向）的提拉桿下降使籽晶接觸熔體，控制溫度略高於熔點，接種後，慢慢提拉、轉動，小心降低功率，使晶體變粗。經過調節功率，實現接種—縮頸—放肩—等徑生長—收尾的全部生長過程。在生長過程中觀察生長情況，用紅外感測器測量固－液界面的亮光環溫度作為測溫等徑生長的采樣，實現自動調節生長。

2.GGG晶體生長

人造釓鎵榴石GGG是一種人造寶石，它與人造釔鋁榴石（YAG）、人造釔鐵榴石（YIG）等構成一系列具有石榴石結構的晶體。由於GGG可以摻入Cr、Nd等稀土和過渡族元素，因此顏色品種多而且色澤艷麗。研究這種晶體主要出於工業目的，它是很好的磁泡材料和激光基質材料，副產品可用於寶石，特別是綠色和藍色的晶體。

GGG的分子式為Gd₃Ga₅O₁₂，是等軸晶系，晶胞常數123.8nm。其生長工藝已經成熟，與YAG一樣，摻入Cr³⁺成綠色，摻入Nd³⁺成紫色，摻入Er³⁺為粉紅色等。

典型工藝中頻感應加熱，銥坩堝80mm（d）×80mm（h），充保護氣體N₂+O₂[w（O₂）%]，拉速6mm/h，轉速30r/min，籽晶定向，［111]方向生長，長成晶體長20～25mm，寬60mm。

主要缺點原料價格太貴，影響了它的推廣應用。

3.YAG的提拉法生長

人造釔鋁榴石（YAG），成分為Y₃Al₅O₁₂，立方結構。作為激光器的晶體摻入Nd，顯紫色；摻Co³⁺變藍；摻入Ti³⁺變綠（有Fe）；摻入Mn³⁺變綠（有Fe）；摻入Mn³⁺變紅；摻入Ti³⁺變黃。YAG顏色豐富，特別是綠色YAG可作為祖母綠代用品。

YAG的生長基本與GGG相同，配料為3Y₂O₃·5Al₂O₃。目前已研製了專門的中頻加熱的提拉爐，爐子帶坩堝稱重、晶體稱重和等徑生長控制，氣氛是N₂+Ar充氣，銥坩堝，生長出大晶體已無困難，重要的是在寶石晶體生長時調正顏色色調，使其接近所替代的天然寶石顏色。

4.合成金綠寶石的提拉法生長

合成金綠寶石成分為Be Al₂O₄，摻入Cr³⁺、V³⁺離子晶體可產生變色效應，目前已有合成變石投放市場。

因BeO有毒，原料制備在封閉的環境中進行，Al₂（SO₄）₃（NH₄）₂SO₄·24H₂O、Be SO₄·4H₂O及摻雜元素NH₄Cr₂O₇+NH₄VO₃，按要求稱重混合放入蒸發器，加熱8h慢慢升溫至1000～1100⁰C，繼而保溫4h，使其完全分解為氧化物。將反應產品研碎並壓塊，在1300℃下灼燒10h，作為生長晶體的原料。也可以用α－Al₂O₃和BeO的粉末按1:1混合，加入摻雜劑Cr₂O₃和V₂O₅，混合壓片，並在1200～1300℃溫度條件下進行灼燒形成BeAl₂O₄多晶料。

典型工藝是：射頻加熱，60mm（d）×80mm（h）銥坩堝，抽真空後充102k Pa的Ar，加熱到1870℃將原料熔化，再升溫到1900℃，保溫1h，然後降溫30～50℃，接種籽晶（001），經放肩、提拉、等徑、收尾等過程而長出晶體。轉速25～40r/mim，拉速2.5mm/h，固－液界面溫度梯度小於10℃/mm，這樣可以生長出直徑20～25mm的晶體。

三、導模法生長寶石晶體

導模法全名應為邊緣限定薄膜供料提拉生長技術（簡稱EFG法），它是熔體提拉法的一個變種，特別適用於片狀、管狀和異型截面的晶體生長，這種方法可以生長合成藍寶石、合成紅寶石、YAG、合成金綠寶石等。

導模法的原理如圖4-1-5所示，它與其他提拉法不同的是，在熔體中放入一個導模，上部邊緣就是將要生長的晶體的截面形狀，導模與熔體以毛細管或狹縫相通，熔體因毛細現象而沿毛細管上升，在頂部可用種晶引晶，在晶體與模之間有一液態的薄膜，液體在晶體和模頂面之間擴散到邊緣，所以固化後就和模子的邊緣形狀一樣。

圖4-1-5 導模法提拉晶體

晶體生長的關鍵是導模設計和爐內溫場的設計。導模設計要考慮熔體與模具材料是否浸潤；溫場設計要保證模口的溫度合適。

由於手錶工業的發展，合成藍寶石表蒙大量使用白色合成藍寶石，加之工業上用它作SOS基片，因此，板狀晶體生長需求量劇增。目前已實現多片同時生長，高速提拉，並可生長出寬近100mm，長達1000mm，同時7～10片的合成藍寶石晶體。表4-1-7是用導模法生長的一些寶石晶體的工藝條件。

表4-1-7 導模法生長寶石晶體部分工藝條件

四、提拉法和導模法生長寶石晶體的鑒別

（一）提拉法生長寶石晶體的鑒別

1.成分分析

用X射線熒光分析或電子探針方法可檢測出提拉法生長的寶石晶體中存在有鉬、鎢、銥、鉑等金屬元素。

2.放大檢查

用放大鏡或顯微鏡觀察，晶體內部有雲朵狀氣泡群及條帚狀包體，或者可見拉長的氣態包體和很細的、彎曲成圓弧狀的不均勻生長條紋。

利用超標准暗域或傾斜光纖照明技術觀察，提拉法生長的寶石晶體偶爾可見一些細微的、類似於煙霧般的微白色雲狀物質。

（二）導模法生長寶石晶體的鑒別

1.包體

導模法生長的晶體，通常不存在未熔化的粉料包體，但可能存在導模金屬的固體包體和氣態包體。晶體內部可發現直徑0.25～0.5µm大小的氣泡，且氣泡分布不均勻。

2.存在籽晶及其缺陷

因為熔體導模法與提拉法一樣使用了籽晶，所以生長出的晶體必然有籽晶的痕跡，並且籽晶的缺陷也可進入導模法生長的晶體中。

⑼ 單晶的單晶制備方法

單晶生長制備方法大致可以分為氣相生長、溶液生長、水熱生長、熔鹽法、熔體法。最常見的技術有提拉法、坩堝下降法、區熔法、定向凝固法等；
目前除了眾多的實際工程應用方法外，藉助於計算機和數值計算方法的發展，也誕生了不同的晶體生長數值模擬方法。特別是生產前期的分析和優化大直徑單晶時 ，數值計算尤為重要。
一、揮發法
原理：依靠溶液的不斷揮發，使溶液由不飽和達到飽和過飽和狀態 。
條件：固體能溶解於較易揮發的有機溶劑理論上，所有溶劑都可以，但一般選擇60～120℃ 。
注意：不同溶劑可能培養出的單晶結構不同方法：將固體溶解於所選有機溶劑，有時可採用加熱的辦法使固體完全溶解，冷卻至室溫或者再加溶劑使之不飽和，過濾，封口，靜置培養 。
二、擴散法
原理：利用二種完全互溶的沸點相差較大的有機溶劑。固體易溶於高沸點的溶劑，難溶或不溶於低沸點溶劑。在密封容器中，使低沸點溶劑揮發進入高沸點溶劑中，降低固體的溶解度，從而析出晶核，生長成單晶。液體等。一般選難揮發的溶劑，如DMF,DMSO,甘油甚至離子 。
條件：固體在難揮發的溶劑中溶解度較大或者很大，在易揮發溶劑中不溶或難溶。經驗：固體在難揮發溶劑中溶解度越大越好。培養時，固體在高沸點溶劑中必須達到飽和或接近過飽和 。
方法：將固體加熱溶解於高沸點溶劑，接近飽和，放置於密封容器中，密封容器中放入易揮發溶劑，密封好，靜置培養 。
三、溫差法
原理：利用固體在某一有機溶劑中的溶解度，隨溫度的變化，有很大的變化，使其在高溫下達到飽和或接近飽和，然後緩慢冷卻，析出晶核，生長成單晶。一般，水，DMF,DMSO,尤其是離子液體適用此方法。條件：溶解度隨溫度變化比較大。經驗：高溫中溶解度越大越好，完全溶解。推廣：建議大家考慮使用離子液體做溶劑，尤其是對多核或者難溶性的配合物 。
四、接觸法
原理：如果配合物極易由二種或二種以上的物種合成，選擇性高且所形成的配合物很難找到溶劑溶解，則可使原料緩慢接觸，在接觸處形成晶核，再長大形成單晶。一般無機合成，快反應使用此方法 。
方法：1.用U形管，可採用瓊脂降低離子擴散速度。2.用直管，可做成兩頭粗中間細。3.用緩慢滴加法或稀釋溶液法（對反應不很快的體系可採用）4.緩慢升溫度（對溫度有要求的體系適用）經驗：原料的濃度盡可能的降低，可以人為的設定濃度或比例。0.1g～0.5g的溶質量即可 。
五、高壓釜法
原理：利用水熱或溶劑熱，在高溫高壓下，是體系經過一個析出晶核，生長成單晶的過程，因高溫高壓條件下，可發生許多不可預料的反應。方法：將原料按組合比例放入高壓釜中，選擇好溶劑，利用溶劑的沸點選擇體系的溫度，高壓釜密封好後放入烘箱中，調好溫度，反應1～4小時均可。然後，關閉烘箱，冷至室溫，打開反應釜，觀察情況按如下過程處理：1.沒有反應——重新組合比例，調節條件，包括換溶劑，調pH值，加入新組分等。2.反應但全是粉末，且粉末什麼都不溶解，首先從粉末中挑選單晶或晶體，若不成，A：改變條件，換配體或加入新的鹽，如季銨鹽，羧酸鹽等；B:破壞性實驗，設法使其反應變成新物質。3.部分固體，部分在溶液中:首先通過顏色或條件變化推斷兩部分的大致組分，是否相同組成，固體挑單晶，溶液揮發培養單晶，若組成不同固體按1或2的方法處理。4.全部為溶液——旋蒸得到固體，將固體提純,將主要組成純化，再根據特點接上述四種單晶培養方法培養單晶 。

⑽ 求助金屬配合物的單晶培養方法

金屬配合物的單晶培養方法：
方法一：揮發
用金屬配合物的良溶劑將其溶解在小燒杯中，小燒杯的內表面越光滑單晶性越好，否則晶體形狀不好缺陷多就會給後面的收單晶衍射數據帶來麻煩，甚至會造成無法解晶體結構，那將是非常可惜的；燒杯用濾紙或塑料薄膜封口防止灰塵落入，同時減慢揮發速度，長出較好晶形的單晶，一般揮發性稍差的溶劑用濾紙，如，水等。靜置至發現滿意的晶體出現。
方法二：擴散
用金屬配合物的良溶劑將其溶解在小燒杯或廣口瓶中，塑料薄膜封口（用針戳3-5個小孔），放於盛有該金屬配合物的揮發性不良溶劑（一般用乙醚）的大瓶子中。靜置至發現滿意的晶體出現。
方法三：分層
將金屬的水溶液放於試管下層，配體的有機溶劑溶液放於試管上層，中間是水和有機溶劑的混合溶劑，封口。操作要小心，最好是用滴管伸進試管靠近液面緩慢滴加。靜置至發現滿意的晶體出現。
以上是我在培養配合物單晶常用的方法，一般是幾種方法同時做，不是每種方法都能或總能培養出單晶，更多的是取決於配合物的結晶性好壞。總之就是多試：不同的溫度、溶劑、混合溶劑的比例……
1.制備結晶，要注意選擇合宜的溶劑和應用適量的溶劑。合宜的溶劑，最好是在冷時對所需要的成分溶解度較小，而熱時溶解度較大。溶劑的沸點亦不宜太高。一般常用甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙醋等。但有些化合物在一般溶劑中不易形成結晶，而在某些溶劑中則易於形成結晶。
2.制備結晶的溶液，需要成為過飽和的溶液。一般是應用適量的溶劑在加溫的情況下，將化合物溶解再放置冷處。如果在室溫中可以析出結晶，就不一定放置於冰箱中，以免伴隨結晶析出更多的雜質。「新生態」的物質即新游離的物質或無定形的粉未狀物質，遠較晶體物質的溶解度大，易於形成過飽和溶液。一般經過精製的化合物，在蒸去溶劑抽松為無定形粉未時就是如此，有時只要加入少量溶劑，往往立即可以溶解，稍稍放置即能析出結晶。
3.制備結晶溶液，除選用單一溶劑外，也常採用混合溶劑。一般是先將化合物溶於易溶的溶劑中，再在室溫下滴加適量的難溶的溶劑，直至溶液微呈渾濁，並將此溶液微微加溫，使溶液完全澄清後放置。
4.結晶過程中，一般是溶液濃度高，降溫訣，析出結晶的速度也快些。但是其結晶的顆粒較小，雜質也可能多些。有時自溶液中析出的速度太快，超過化合物晶核的形成勸分子定向排列的速度，往往只能得到無定形粉未。有時溶液太濃，粘度大反而不易結晶化。如果溶液濃度適當，溫度慢慢降低，有可能析出結晶較大而純度較高的結晶。有的化合物其結晶的形成需要較長的時間。
5.制備結晶除應注意以上各點外，在放置過程中，最好先塞緊瓶塞，避免液面先出現結晶，而致結晶純度較低。如果放置一段時間後沒有結晶析出，可以加入極微量的種晶，即同種化合物結晶的微小顆粒。加種晶是誘導晶核形成常用而有效的手段。一般地說，結晶化過程是有高度選擇性的，當加入同種分子或離子，結晶多會立即長大。而且溶液中如果是光學異構體的混合物，還可依種晶性質優先析出其同種光學異構體。沒有種晶時，可用玻璃棒蘸過飽和溶液一滴，在空氣中任溶劑揮散，再用以磨擦容器內壁溶液邊緣處，以誘導結晶的形成。如仍無結晶析出，可打開瓶塞任溶液逐步揮散，慢慢析晶。或另選適當溶劑處理，或再精製一次，盡可能除盡雜質後進行結晶操作。
6.在制備結晶時，最好在形成一批結晶後，立即傾出上層溶液，然後再放置以得到第二批結晶。晶態物質可以用溶劑溶解再次結晶精製。這種方法稱為重結晶法。結晶經重結晶後所得各部分母液，再經處理又可分別得到第二批、第三批結晶。這種方法則稱為分步結晶法或分級結晶法。晶態物質在一再結晶過程中，結晶的析出總是越來越快，純度也越來越高。分步結晶法各部分所得結晶，其純度往往有較大的差異，但常可獲得一種以上的結晶成分，在未加檢查前不要貿然混在一起。
7.化合物的結晶都有一定的結晶形狀、色澤、熔點和熔距，一可以作為鑒定的初步依據。這是非結晶物質所沒有的物理性質。化合物結晶的形狀和熔點往往因所用溶劑不同而有差異。原托品鹼在氯仿中形成棱往狀結晶，熔點207℃；在丙酮中則形成半球狀結晶，熔點203℃；在氯仿和丙酮混合溶劑中則形成以上兩種晶形的結晶。所以文獻中常在化合物的晶形、熔點之後註明所用溶劑。一般單體純化合物結晶的熔距較窄，有時要求在0．5℃左右，如果熔距較長則表示化合物不純。
不知這些可否對各位朋友有些許幫助？
單晶培養的具體操作方法：四條注意事項：1、結晶容器的選擇（敞口燒杯，既不能用從未使用過的新燒杯，也不能用很舊的燒杯。可能原因為，燒杯太新，不利於晶核的形成，而太舊則形成晶核的部位太多，不利於單晶的生長。） 2、溶劑的選擇（合適的溶劑將物質溶解，溶解性不能太好也不能太差且具有一定的揮發性，不能揮發太快也不能太慢）3、結晶速度（盡量慢的讓溶劑揮發，一旦析出結晶，過濾，可能得到單晶也可能是混晶，千萬別用母液洗晶體）4、環境的選擇（放在一個平穩的地方，千萬不能有一絲一毫的震動，否則即使得到單晶也全完了）