§7.4 熔盐生长法

1. §7.4 熔盐生长法 ——在高温下从熔融盐溶剂中生长晶体的方法。 ——熔盐法，助熔剂法，高温溶液法, 与自然界中矿物晶体在岩浆中结晶过程相似。 19世纪中叶：欧州，金红石，祖母绿等； 1954年，Remeika, 在PbO中生长出BaTiO3; 1958年，Nielsen，在PbO中生长出YIG等。

2. 一、生长分类及机理 1.分类 自发成核法：缓冷法，助溶剂蒸发法；助溶剂反应法； 籽晶生长法：助溶剂提拉法；移动溶剂熔区法；坩埚倾 斜倒转法等。 2. 生长机理 与从水溶液中生长晶体相类似 ——应用同样的理论。 在没有籽晶的加助熔剂熔体里生长晶体的过程，仍然是在较高的过饱和度下先成核，晶核长大，随着生长的进行，溶质的消耗，过饱和度就降低，晶体就稳定生长。

3. 3. 生长速率（BCF理论）  <<1 ：tanh 1/  ≈1, • >>1：tanh 1/  ≈ 1/  V＝C∝

4. 二、助熔剂的选择 1.有足够大的溶解度，一般应为10～50wt%，同时在生长温度范围内，还应有适度的溶解度的温度系数； 2.所生成的晶体是唯一稳定的物相（不反应），助溶剂与参与结晶的成分最好不要形成多种稳定的化合物 ； 3.固溶度应尽可能小，尽可能选用同离子助熔剂 ； 4.小粘滞性, 使扩散速率↗, 生长速率 ↗, 完整性 ↗; 5.低熔点，高沸点，才有较宽的生长温区；

5. 6.很小的挥发性、腐蚀性和毒性 ，避免对人体、坩埚和环境造成损害和污染； 7.易溶于对晶体无腐蚀作用的液体溶剂中，如水、酸或碱性溶液等，以便于生长结束时晶体与母液的分离。 8.很难找到一种能同时满足上述条件要求的助熔剂。在实际使用中，一般采用复合助熔剂来尽量满足这些要求。 例如：PbO 和 PbF2 表7.5 给出了一些常用的助熔剂和所生长的晶体。 P166

6. 三、生长设备及操作方法 1.设备 1)生长炉：要求保温性能好，坩埚进出方便，耐腐蚀； 2)坩埚材料：Pt, 避免铅、铋、铁的影响（会与铂生成低共熔物）。使用铅基助熔剂时，加入少量PbO2可以增加坩埚的寿命。

7. 2.生长工艺： 1）按比例配料，装炉； 2）生长过程中，精确控温； 3）分离残余溶液 （1）直接倾倒，再回炉缓冷； （2）直接冷却，溶解余液； （3）坩埚底部开孔； （4）特殊装置 a.倒转法：fig.7.4.2 b.倾斜法：fig.7.4.3

8. 图7.4.2 倒转法示意图 （a）冷却到液相线温度以下；（b）生长阶段；（c）重新转回来，把晶体助熔剂分开 图7.4.3 坩埚倾斜法示意图

9. 四、优缺点 1.适应性强； 2. 生长温度低； 3.晶体应力小，均匀完整； 4.设备简单。 1.速率慢，周期长，小晶体； 2.助溶剂有毒，污染炉体和环境。 优点 缺点

10. 谢 谢！