晶体生长原理与技术

前言

第一篇 晶体生长的基本原理

第1章 导论

1.1 晶体的基本概念

1.1.1 晶体的结构特征

1.1.2 晶体结构与点阵

1.1.3 晶向与晶面

1.1.4 晶体的结构缺陷概述

1.2 晶体材料

1.2.1 常见晶体材料的晶体结构

1.2.2 按照功能分类的晶体材料

1.3 晶体生长技术的发展

1.4 晶体生长技术基础及其与其他学科的联系

参考文献

第2章 晶体生长的热力学原理

2.1 晶体生长过程的物相及其热力学描述

2.1.1 气体的结构及热力学描述

2.1.2 液体的结构及热力学描述

2.1.3 固体的结构及其热力学参数

2.1.4 相界面及其热力学分析

2.1.5 晶体生长的热力学条件

2.2 单质晶体生长热力学原理

2.2.1 单质晶体生长过程中的热力学平衡

2.2.2 液相及气相生长的热力学条件及驱动力

2.2.3 固态再结晶的热力学条件

2.3 二元系的晶体生长热力学原理

2.3.1 二元合金中的化学位

2.3.2 液-固界面的平衡与溶质分凝

2.3.3 气-液及气-固平衡

2.4 多组元系晶体生长热力学分析

2.4.1 多元体系的自由能

2.4.2 多元系结晶过程的热力学平衡条件

2.4.3 相图计算技术的应用

2.5 化合物晶体生长热力学原理

2.5.1 化合物分解与合成过程的热力学分析

2.5.2 复杂二元及多元化合物体系的简化处理

2.5.3 化合物晶体非化学计量比的成分偏离与晶体结构缺陷

2.5.4 熔体中的短程序及缔合物

参考文献

第3章 晶体生长的动力学原理

3.1 结晶界面的微观结构

3.1.1 结晶界面结构的经典模型

3.1.2 界面结构的Montc-Carlo（MC）模拟

3.2 结晶界面的原子迁移过程与生长速率

3.3 晶体生长的本征形态

3.3.1 晶体生长形态的热力学分析

3.3.2 晶体生长形态的动力学描述

参考文献

第4章 实际晶体生长形态的形成原理

4.1 晶体生长驱动力与平面结晶界面的失稳

4.2 枝晶的形成条件与生长形态

4.3 枝晶阵列的生长

4.3.1 Hunt模型

4.3.2 KurZ-Fisher模型

4.3.3 Lu-Hunt数值模型

4.4 强各向异性晶体强制生长形态

4.5 多相协同生长

4.5.1 亚共晶生长

4.5.2 共晶生长

4.5.3 偏晶生长

4.5.4 包晶生长

参考文献

第5章 晶体生长过程的形核原理

5.1 均质形核理论

5.1.1 熔体中的均质形核理论

5.1.2 气相与固相中的均质形核

5.1.3 均质形核理论的发展

5.2 异质形核

5.2.1 异质形核的基本原理

5.2.2 异质外延生长过程中的形核

5.3 多元多相合金结晶过程中的形核

5.3.1 多组元介质中的形核

5.3.2 多相形核过程的分析

5.4 特殊条件下的形核问题

5.4.1 溶液中的形核

5.4.2 电化学形核

5.4.3 超临界液体结晶过程中的形核

参考文献

第二篇 晶体生长的技术基础

第6章 晶体生长过程的传输问题

6.1 晶体生长过程的传质原理

6.1.1 溶质扩散的基本方程

6.1.2 扩散过程的求解条件与分析方法

6.1.3 扩散系数的本质及其处理方法

6.1.4 晶体生长过程扩散的特性

6.1.5 多组元的协同扩散

6.1.6 外场作用下的扩散

6.2 晶体生长过程的传热原理

6.2.1 晶体生长过程的导热

6.2.2 晶体生长过程的辐射换热

6.2.3 晶体生长过程的对流换热与界面换热

6.2.4 晶体生长过程温度场的测控方法与技术

6.3 晶体生长过程的液相流动

6.3.1 流动的起因与分类

6.3.2 流体的黏度

6.3.3 流体流动的控制方程

6.3.4 流体流动过程的求解条件与分析方法

6.3.5 层流与紊流的概念及典型层流过程分析

6.3.6 双扩散对流

6.3.7 Marangoni对流

参考文献

第7章 晶体生长过程中的化学问题

7.1 晶体生长过程相关的化学原理

7.1.1 晶体生长过程的化学反应

7.1.2 物质的主要化学性质和化学定律

7.1.3 化学反应动力学原理

7.1.4 化学反应过程的热效应

7.1.5 化学反应的尺寸效应

7.1.6 晶体生长过程的其他化学问题

7.2 原料的提纯

7.2.1 气化－凝结法

7.2.2 萃取法

7.2.3 电解提纯法

7.2.4 区熔法

7.3 晶体生长原料的合成原理

7.3.1 熔体直接反应合成

7.3.2 溶液中的反应合成

7.3.3 气相反应合成

7.3.4 固相反应合成

7.3.5 自蔓延合成

参考文献

第8章 晶体生长过程物理场的作用

8.1 晶体生长过程的压力作用原理

8.1.1 重力场中的压力

8.1.2 微重力场的特性与影响

8.1.3 超重力场的特性与影响

8.1.4 晶体生长过程的高压技术

8.2 晶体生长过程中的应力分析

8.2.1 应力场计算的基本方程

8.2.2 应力场的分析方法

8.2.3 应力作用下的塑性变形

8.2.4 薄膜材料中的应力

8.3 电场在晶体生长过程中的作用原理

8.3.1 材料的电导特性

8.3.2 材料的电介质特性

8.3.3 晶体生长相关的电学原理

8.3.4 电场在晶体生长过程应用的实例

……

第三篇 晶体生长技术

第9章 熔体法晶体生长（1）——Bridgman法及其相似依法

第10章 熔体法晶体生长（1）——CZ法及其他熔体生长方法

第11章 溶液法晶体生长

第12章 气相晶体生长方法

第四篇 晶体缺陷分析与性能表征

第13章 晶体缺陷的形成与控制

第14章 晶体的结构与性能表征

参考文献

本书将在绪论中，对人工晶体生长的基本概念，研究范畴，研究历史和晶体生长方法分类等基本概念进行简要介绍。然后分4篇进行论述。第一篇为晶体生长的基本原理，将分5章，对晶体生长过程的热力学和动力学原理，结晶界面形貌与结构，形核与生长的动力学过程进行描述。第二篇为晶体生长的技术基础，将分3章，对晶体生长过程的涉及的传热、传质及流体流动原理，晶体生长过程的化学原理和晶体生长过程控制涉及的物理原理进行论述。第三篇为晶体生长技术，将分4章对熔体生长（2章）、溶液生长、气相生长的主要方法及其控制原理进行论述。第四篇，晶体的性能表征与缺陷，将分2章，分别对晶体的结构、性能的主要表征方法，晶体的结构缺陷形成与控制原理进行论述。