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晶種
晶種是一小塊單晶或多晶(通常是單晶),像種子般用來(lái)成長(zhǎng)與自身相同材料、相同晶體結(jié)構(gòu)的大晶體。無(wú)論把晶種浸入過飽和溶液,或使晶種與熔融材料接觸并冷卻,或者讓材料蒸氣在晶種表面沉積,皆能成長(zhǎng)出大晶體。
晶種效果背后的理論,從化合物與過飽和溶液(或與蒸氣)的分子間物理交互作用衍生而來(lái)。在溶液中,自由的可溶分子(溶質(zhì))在隨機(jī)流動(dòng)中自由移動(dòng)。此隨機(jī)流動(dòng)允許兩個(gè)或更多的化合物分子有機(jī)會(huì)交互作用。這種交互作用可以強(qiáng)化分離的分子之間的分子間作用力并形成晶格的基礎(chǔ)。然而將晶種置入溶液會(huì)使隨機(jī)分子間的碰撞與交互作用減少,促進(jìn)再結(jié)晶過程。 借由引入已有秩序的晶體,分子間不用太仰賴隨機(jī)流動(dòng)就可以很容易地進(jìn)行交互作用。在溶液中這種溶質(zhì)發(fā)展出晶格的相變化被稱為成核。簡(jiǎn)言之,晶種效果就是縮短了再結(jié)晶過程中的成核時(shí)間。
在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中,常用的柴可拉斯基法與布里奇曼-史托巴格法就是用小晶種長(zhǎng)出大人造胚晶或晶錠的運(yùn)用實(shí)例。