材料化學(xué)-晶體生長技術(shù)

1、Chapter5 Preparation of Materials1Chapter 5 Preparation of Materials主要內(nèi)容 5.1 晶體生長技術(shù)晶體生長技術(shù) 5.2 氣相沉積法氣相沉積法 5.3 溶膠溶膠-凝膠法凝膠法 5.4 液相沉淀法液相沉淀法 5.5 固相反應(yīng)固相反應(yīng) 5.6 插層法和反插層法插層法和反插層法 5.7 自蔓延高溫合成法自蔓延高溫合成法 5.8 非晶材料的制備非晶材料的制備2材料制備化學(xué)合成工藝技術(shù)Chapter5 Preparation of Materials學(xué)習(xí)目的 學(xué)習(xí)幾種材料制備技術(shù)，掌握其基本原理，理學(xué)習(xí)幾種材料制備技術(shù)，掌握其基本原理，理

2、解相關(guān)工藝過程。解相關(guān)工藝過程。 了解各種制備技術(shù)的特點、適用范圍、優(yōu)缺點了解各種制備技術(shù)的特點、適用范圍、優(yōu)缺點等。等。3 3Chapter5 Preparation of Materials 何謂何謂“單晶單晶”？ 整個晶體是一個完整的單一結(jié)構(gòu)，即結(jié)晶體整個晶體是一個完整的單一結(jié)構(gòu)，即結(jié)晶體內(nèi)部的微粒在三維空間呈高度有規(guī)律地、周內(nèi)部的微粒在三維空間呈高度有規(guī)律地、周期性地排列，或者說晶體的整體在三維方向期性地排列，或者說晶體的整體在三維方向上由同一空間格子構(gòu)成，整個晶體中質(zhì)點在上由同一空間格子構(gòu)成，整個晶體中質(zhì)點在空間的排列為長程有序。空間的排列為長程有序。5.1 晶體生長技術(shù) 單晶與多晶

3、的區(qū)別單晶與多晶的區(qū)別具體地說： 現(xiàn)代科技中的晶體材料現(xiàn)代科技中的晶體材料 材料科學(xué)是人類文明大廈的基石，在現(xiàn)代技術(shù)中材料科學(xué)是人類文明大廈的基石，在現(xiàn)代技術(shù)中, , 晶體材料晶體材料更占有舉足輕重的地位更占有舉足輕重的地位. . 人類對固態(tài)物人類對固態(tài)物質(zhì)的理解在很大程度上以質(zhì)的理解在很大程度上以單晶材料單晶材料為基礎(chǔ)，所以晶體為基礎(chǔ)，所以晶體在物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中也具有特殊重要性在物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中也具有特殊重要性. .電子信息行業(yè)的應(yīng)用電子信息行業(yè)的應(yīng)用鉆石環(huán)鉆石環(huán) 半導(dǎo)體的后起之秀半導(dǎo)體的后起之秀砷化鎵砷化鎵 作為半導(dǎo)體材料，作為半導(dǎo)體材料，GaAsGaAs的綜合性能優(yōu)于的綜合性能優(yōu)于Si, S

4、i, 開關(guān)速度開關(guān)速度僅為僅為1010-12 -12 s(s(而而SiSi為為1010-9 -9 s), s), 用用GaAsGaAs芯片制造計算機將使運芯片制造計算機將使運算速度提高千倍算速度提高千倍.GaAs.GaAs是超級計算機、光信號處理和衛(wèi)星直是超級計算機、光信號處理和衛(wèi)星直接廣播接收的理想材料。接廣播接收的理想材料。 現(xiàn)現(xiàn)代代科科技技中中的的晶晶體體 利用方解石的雙折射現(xiàn)象可以制成偏光棱鏡；利用利用方解石的雙折射現(xiàn)象可以制成偏光棱鏡；利用氯化鈉、溴化鉀等堿鹵晶體的透紅外性能可以制作各種氯化鈉、溴化鉀等堿鹵晶體的透紅外性能可以制作各種紅外分光光度計的窗口紅外分光光度計的窗口. . 光

5、光 學(xué)學(xué) 材材 料料現(xiàn)現(xiàn)代代科科技技中中的的晶晶體體 激光是激光是2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代最重大科學(xué)成就之一年代最重大科學(xué)成就之一. . 除紅寶石和釔鋁石榴石之外，近年發(fā)展的氟化釔除紅寶石和釔鋁石榴石之外，近年發(fā)展的氟化釔鋰晶體是稀土離子激光晶體的后起之秀；金綠寶鋰晶體是稀土離子激光晶體的后起之秀；金綠寶石激光輸出波長在一定范圍內(nèi)可調(diào)石激光輸出波長在一定范圍內(nèi)可調(diào), , 成為熱門課成為熱門課題題. . 我國的鋁酸釔激光晶體性能已處于世界領(lǐng)先我國的鋁酸釔激光晶體性能已處于世界領(lǐng)先地位地位. . 現(xiàn)現(xiàn)代代科科技技中中的的晶晶體體摻釹釔鋁石榴石摻釹釔鋁石榴石（Nd:YAG）單晶體）單晶體摻釹釩酸

6、釔（摻釹釩酸釔（Nd:YVO4）單晶體）單晶體 1981年發(fā)展的碰撞鎖模染料激光器產(chǎn)生飛秒(1 fs=10-15 s)級激光脈沖. 90年代, 更穩(wěn)定的全固體超快摻鈦藍(lán)寶石飛秒激光器出現(xiàn), 使飛秒化學(xué)成為物理化學(xué)界的重要研究領(lǐng)域. 1999年諾貝爾化學(xué)獎授予Ahmed H Zewail教授,以表彰他利用飛秒激光脈沖技術(shù)研究超快化學(xué)反應(yīng)過程和過渡態(tài)的開拓性工作.飛飛 秒秒 激激 光光 器器 與與 飛飛 秒秒 化化 學(xué)學(xué) 現(xiàn)現(xiàn)代代科科技技中中的的晶晶體體 紅紅 外外 熱熱 成成 象象 夜視技術(shù)已成為軍隊現(xiàn)代化裝備的重要標(biāo)志之一夜視技術(shù)已成為軍隊現(xiàn)代化裝備的重要標(biāo)志之一. .熱象熱象儀的核心是用熱釋

7、電材料制作儀的核心是用熱釋電材料制作, ,但有實用價值的熱釋電材但有實用價值的熱釋電材料不多料不多. .碲鎘汞晶體的出現(xiàn)促進(jìn)了夜視技術(shù)的快速發(fā)展碲鎘汞晶體的出現(xiàn)促進(jìn)了夜視技術(shù)的快速發(fā)展. . 現(xiàn)現(xiàn)代代科科技技中中的的晶晶體體 鍺酸鉍（鍺酸鉍（BGO）晶體是一種新型閃爍）晶體是一種新型閃爍晶體，在基本粒子、空間物理和高能物理晶體，在基本粒子、空間物理和高能物理等研究領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用等研究領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用. 丁肇中教授在西歐丁肇中教授在西歐核研究中心領(lǐng)導(dǎo)的核研究中心領(lǐng)導(dǎo)的L3實驗使用大量實驗使用大量BGO. 上上海硅酸鹽研究所生產(chǎn)的長海硅酸鹽研究所生產(chǎn)的長25 cm、重、重5 kg的的BGO晶體以分辨

8、率最高、光衰量最低、晶體以分辨率最高、光衰量最低、均勻性最好等優(yōu)點在國際市場競爭中取勝均勻性最好等優(yōu)點在國際市場競爭中取勝，被國際科技界公認(rèn)為佼佼者，被國際科技界公認(rèn)為佼佼者. 高高 能能 粒粒 子子 探探 測測 器器現(xiàn)現(xiàn)代代科科技技中中的的晶晶體體 非線性光學(xué)晶體：非線性光學(xué)晶體： KTP 磷酸氧鈦鉀磷酸氧鈦鉀(KTiPO4，簡，簡 KTP)是高效激光倍頻材料，是高效激光倍頻材料，廣泛用于非線性光學(xué)領(lǐng)域，在藍(lán)綠激光器中有重要應(yīng)用廣泛用于非線性光學(xué)領(lǐng)域，在藍(lán)綠激光器中有重要應(yīng)用. 藍(lán)綠激光器可用于引發(fā)核聚變、海底導(dǎo)彈潛艇通信等藍(lán)綠激光器可用于引發(fā)核聚變、海底導(dǎo)彈潛艇通信等. 現(xiàn)現(xiàn)代代科科技技中

9、中的的晶晶體體 非線性光學(xué)晶體：非線性光學(xué)晶體：LiNbO3 晶體中晶體中NbO6八面體中的八面體中的Nb沿沿C3軸相對于配位原子軸相對于配位原子O作不對稱位移作不對稱位移. LiNbO3是新型電光晶是新型電光晶體材料，電光效應(yīng)大，折體材料，電光效應(yīng)大，折射率高射率高. 用于激光技術(shù)、全用于激光技術(shù)、全息存儲等領(lǐng)域息存儲等領(lǐng)域 . 被公認(rèn)為被公認(rèn)為光電子時代的光電子時代的“光學(xué)硅光學(xué)硅”的主要侯選材料之一的主要侯選材料之一 。 中子也有波動性中子也有波動性，是研究凝聚態(tài)物質(zhì)，是研究凝聚態(tài)物質(zhì)不可缺少的工具不可缺少的工具. . 為為此需要將反應(yīng)堆中引此需要將反應(yīng)堆中引出的中子束單色化出的中子束單

10、色化. . 單晶對于中子束是有單晶對于中子束是有效的單色器效的單色器. . 熱熱 中中 子子 單單 色色 器器現(xiàn)現(xiàn)代代科科技技中中的的晶晶體體 現(xiàn)代科技中的晶體現(xiàn)代科技中的晶體超導(dǎo)材料超導(dǎo)材料 20世紀(jì)世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)的以年代發(fā)現(xiàn)的以YBa2Cu3O7-x為代為代表的氧化物超導(dǎo)體，臨界溫度突破液氮溫區(qū)表的氧化物超導(dǎo)體，臨界溫度突破液氮溫區(qū)，震動了科學(xué)界，震動了科學(xué)界. 1991年以來又發(fā)現(xiàn)球烯與年以來又發(fā)現(xiàn)球烯與K、Rb 、Cs等形成的離子化合物具有超導(dǎo)性等形成的離子化合物具有超導(dǎo)性，使人們對分子超導(dǎo)體的前景充滿希望。使人們對分子超導(dǎo)體的前景充滿希望。 鋁化鎳中鋁化鎳中Ni與與Al的穿插使這種

11、合金在的穿插使這種合金在高溫仍有很高強度高溫仍有很高強度, 抗腐蝕能力強抗腐蝕能力強. 對能對能源系統(tǒng)具有重要意義源系統(tǒng)具有重要意義. 現(xiàn)代科技中的晶體現(xiàn)代科技中的晶體高強度材料高強度材料 在在Ni、Co、Al等基體中生長出的等基體中生長出的碳化鉭針狀晶體，碳化鉭針狀晶體，像混凝土中的鋼筋像混凝土中的鋼筋一樣，使材料強度一樣，使材料強度大大增加大大增加. 現(xiàn)代科技中的晶體現(xiàn)代科技中的晶體高強度材料高強度材料 單晶合成的意義單晶合成的意義晶體生長技術(shù) 熔體生長法熔體生長法 溶液生長法溶液生長法 29Chapter5 Preparation of Materials以相變過程和結(jié)晶的驅(qū)動力不同以相

12、變過程和結(jié)晶的驅(qū)動力不同單晶生長技術(shù)單晶生長技術(shù)熔體生長熔體生長氣相生長氣相生長溶液生長溶液生長固相生長（金剛石）固相生長（金剛石）提拉法提拉法坩堝下降法坩堝下降法陰極濺射法陰極濺射法激光基座法激光基座法區(qū)熔法區(qū)熔法焰熔法焰熔法雙坩堝法雙坩堝法微重力法微重力法焰熔法磁場提拉法焰熔法磁場提拉法液封提拉法液封提拉法導(dǎo)模提拉法導(dǎo)模提拉法自動提拉法自動提拉法離子鍍離子鍍真空蒸鍍真空蒸鍍金屬有機物金屬有機物(MOCVD)(MOCVD)氣體合成（氣體合成（GaN,SiCGaN,SiC）氣體分解氣體分解物理氣相沉積法物理氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法凝膠法凝膠法蒸發(fā)法蒸發(fā)法降溫法（降溫法（ADPAD

13、P、DKDP)DKDP)低溫（水）溶液法低溫（水）溶液法高溫溶液法（助熔劑法）高溫溶液法（助熔劑法）水熱合成法水熱合成法（水晶）（水晶）氣相運輸法氣相運輸法(CaF，CsI)5.1.1 熔體生長法31將欲生長晶體的原料熔化，然后將欲生長晶體的原料熔化，然后讓熔體達(dá)到一定讓熔體達(dá)到一定的過冷的過冷而形成單晶而形成單晶Chapter5 Preparation of Materials從熔體中生長單晶的最大優(yōu)點在于： 熔體生長速率大多快于溶液生長、晶體的純度和完整性高32 也稱為丘克拉斯基（ Gockraski）技術(shù)，是熔體中晶體生長最常用的方法之一，很多重要的實用晶體是用這種方法制備的。5.1.1

14、.1 提拉法提拉法的原理是利用溫場控制來使得熔融的原料生長成晶體：將構(gòu)成晶體的原料放在坩堝中加熱熔化，在熔體表面接籽晶提拉熔體，在受控條件下，使籽晶和熔體在交界面上不斷進(jìn)行原子或分子的重新排列，隨降溫逐漸凝固而生長出單晶體。提拉法 可以在短時間內(nèi)生長大而無錯位晶體 生長速度快，單晶質(zhì)量好 適合于大尺寸完美晶體的批量生產(chǎn) 這種方法能夠生長無色藍(lán)寶石、紅寶石、釔鋁榴石、釓鎵榴石、變石和尖晶石等重要的寶石晶體。33提拉法單晶生長Chapter5 Preparation of Materialsu自動提拉技術(shù)供料器feeder晶體生長室growth chamber坩堝crucible底加熱器botto

15、m heater氣閥gas valve熔面調(diào)校器melt-level regulator探頭probe電腦溫度校正單元 temperature-correction block34Crystal-500 Crystal-500 晶體生長爐晶體生長爐Chapter5 Preparation of Materials35提拉爐實物圖 提拉桿溫控系統(tǒng)爐體36Crystal-500 Crystal-500 晶體生長爐得到的晶體晶體生長爐得到的晶體Chapter5 Preparation of Materials37開始階段開始階段徑向生長階段徑向生長階段垂直垂直生長階段生長階段晶體生長過程晶體生長過程

16、Chapter5 Preparation of Materials38籽晶桿一般來說，制作好的籽晶大多安放在白金絲或白金棒上使用。 籽晶籽晶桿提拉爐中的籽晶桿籽晶掛在白金絲上39籽晶 籽晶籽晶 培養(yǎng)晶體和種莊稼相似，因此首先需要選種和播種培養(yǎng)晶體和種莊稼相似，因此首先需要選種和播種長成晶體的質(zhì)量與所用籽晶的情況關(guān)系極大長成晶體的質(zhì)量與所用籽晶的情況關(guān)系極大 （1）選籽晶的原則：）選籽晶的原則： 一船來說，較為理想的籽晶應(yīng)該是同一物質(zhì)的在結(jié)一船來說，較為理想的籽晶應(yīng)該是同一物質(zhì)的在結(jié)構(gòu)和成分上都較為完整（缺陷少）的小晶體構(gòu)和成分上都較為完整（缺陷少）的小晶體 a.籽晶必須嚴(yán)格經(jīng)過挑選種子上的缺陷

17、很容易引入籽晶必須嚴(yán)格經(jīng)過挑選種子上的缺陷很容易引入晶體實驗表明：晶體中的位錯大都是從籽晶上延伸出晶體實驗表明：晶體中的位錯大都是從籽晶上延伸出來的。來的。 b.籽晶可專門培養(yǎng)，但實用上多從長成的晶體上進(jìn)行籽晶可專門培養(yǎng)，但實用上多從長成的晶體上進(jìn)行選取；選取； 選好的籽晶要仔細(xì)地進(jìn)行清潔處理籽晶在加選好的籽晶要仔細(xì)地進(jìn)行清潔處理籽晶在加工過程中帶來的表面損傷和附著物工過程中帶來的表面損傷和附著物(多晶粉末多晶粉末)最好事最好事先溶去先溶去 將籽晶安裝在掣晶桿將籽晶安裝在掣晶桿(架架)上時，應(yīng)采取措施盡可能減上時，應(yīng)采取措施盡可能減少加在籽晶上的應(yīng)力；少加在籽晶上的應(yīng)力；（2）籽晶外形的選擇：

18、）籽晶外形的選擇： 在原則上，晶體的任一部分都可作為籽在原則上，晶體的任一部分都可作為籽晶晶體在溶液中生長時，各自然面一般都得到晶晶體在溶液中生長時，各自然面一般都得到發(fā)展，呈現(xiàn)出較完整的外形。發(fā)展，呈現(xiàn)出較完整的外形。 由于晶體生長的各向異性，一個完全由自然由于晶體生長的各向異性，一個完全由自然面所包圍的小晶體，并不一定是最合適的籽晶面所包圍的小晶體，并不一定是最合適的籽晶 籽晶應(yīng)根據(jù)所培養(yǎng)晶體的生長習(xí)性，選擇最籽晶應(yīng)根據(jù)所培養(yǎng)晶體的生長習(xí)性，選擇最有利的形式有利的形式 a. 對于在各個方向都較均稱地生長的晶體對于在各個方向都較均稱地生長的晶體(如如NaNO3)，宜采用，宜采用“點點”狀籽晶

19、狀籽晶 b. 對于在某一方向上生長較慢的晶體，最好采用對于在某一方向上生長較慢的晶體，最好采用平行該方向的平行該方向的“桿狀桿狀”籽晶例如硫酸甘氨酸籽晶例如硫酸甘氨酸(NH2CH2COOH)3H2SO4, TGS）晶體）晶體z向生長向生長較慢，采用較慢，采用z向桿狀晶種可提高長成晶體的利用向桿狀晶種可提高長成晶體的利用率率c. 對于主要在一個方向上生長的晶體，則應(yīng)選取截對于主要在一個方向上生長的晶體，則應(yīng)選取截面垂直該方向的片狀籽晶面垂直該方向的片狀籽晶注意：注意： 除了同種物質(zhì)的籽晶外，有時也可使用結(jié)構(gòu)除了同種物質(zhì)的籽晶外，有時也可使用結(jié)構(gòu)和成分都很相似的同形晶體作籽晶和成分都很相似的同形晶

20、體作籽晶 如用如用KDP (KH2PO4)作籽晶可以在作籽晶可以在DKDP(KD2PO4)的過飽的過飽和溶液中生長和溶液中生長DKDP晶體晶體 但由于結(jié)構(gòu)上的微但由于結(jié)構(gòu)上的微小差別而引起的晶格失配會在晶體中造成應(yīng)小差別而引起的晶格失配會在晶體中造成應(yīng)力力 控制晶體品質(zhì)的主要因素：控制晶體品質(zhì)的主要因素： 固液界面的溫度梯度固液界面的溫度梯度溫度控制在晶體提拉法生長過程中，熔體的溫度控制是關(guān)鍵。要求熔體中溫度的分布在固液界面處保持熔點溫度，保證籽晶周圍的熔體有一定的過冷度，熔體的其余部分保持過熱。這樣，才可保證熔體中不產(chǎn)生其它晶核，在界面上原子或分子按籽晶的結(jié)構(gòu)排列成單晶。 晶轉(zhuǎn)速率晶轉(zhuǎn)速率提

21、拉速率提拉的速率決定晶體生長速度和質(zhì)量。適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速，可對熔體產(chǎn)生良好的攪拌，達(dá)到減少徑向溫度梯度，阻止組分過冷的目的。一般提拉速率為每小時6-15mm 生長速率生長速率 熔體的流體效應(yīng)熔體的流體效應(yīng)46Chapter5 Preparation of Materials47主要優(yōu)缺點 a 可以直接觀察晶體的生長狀況，為控制晶體外形提供了有利條件； b 晶體在熔體的自由表面處生長，而不與坩堝相接觸，能夠顯著減小晶體的應(yīng)力并防止坩堝壁上的寄生成核； c 可以方便的使用定向籽晶和“縮頸”工藝，得到不同取向的單晶體，降低晶體中的位錯密度，減少嵌鑲結(jié)構(gòu)，提高晶體的完整性。最大優(yōu)點：能夠以較快的速率生長較高

22、質(zhì)量的晶體。優(yōu)點：48缺點： a 一般要用坩堝做容器，導(dǎo)致熔體有不同程度的污染； b 當(dāng)熔體中含有易揮發(fā)物時，則存在控制組分的困難； c 不適用于對于固態(tài)下有相變的晶體。4-inch4-inch的的LiNbOLiNbO3 3單晶單晶 通過把坩堝從爐內(nèi)的高通過把坩堝從爐內(nèi)的高溫區(qū)域下移到較低溫度區(qū)溫區(qū)域下移到較低溫度區(qū)域從而使熔體過冷結(jié)晶域從而使熔體過冷結(jié)晶 裝有熔體的坩堝緩慢通過裝有熔體的坩堝緩慢通過具有一定溫度梯度的溫場，具有一定溫度梯度的溫場，開始時整個物料熔融，當(dāng)開始時整個物料熔融，當(dāng)坩堝下降通過熔點時，熔坩堝下降通過熔點時，熔體結(jié)晶，隨坩堝的移動，體結(jié)晶，隨坩堝的移動，固液界面不斷沿坩

23、堝平移，固液界面不斷沿坩堝平移，至熔體全部結(jié)晶。至熔體全部結(jié)晶。495.1.1.2 坩堝下降法Chapter5 Preparation of Materials大的堿鹵化合物及氟化物等光學(xué)晶體是用這種方法生長的。50坩堝下降法晶體生長示意圖Chapter5 Preparation of Materials51坩堝下降法采用冷卻棒的結(jié)晶爐示意圖和理想的溫度分布Chapter5 Preparation of Materials5.1.1.3區(qū)熔法 狹窄的加熱體在多晶原料棒上移動，在加熱體所處區(qū)域，原料變成熔體，該熔體在加熱器移開后因溫度下降而形成單晶。 隨著加熱體的移動，整個原料棒經(jīng)歷受熱熔融到冷

24、卻結(jié)晶的過程，最后形成單晶棒。 有時也會固定加熱器而移動原料棒。52Chapter5 Preparation of Materials53區(qū)熔法水平區(qū)熔法示意圖Chapter5 Preparation of Materials熔區(qū)沿著料錠由一端向另一端緩慢移動，晶體生長過程也就逐漸完成。包含化合物生成的區(qū)熔法54 CdTe單晶的合成單晶的合成 InP單晶的合成單晶的合成Chapter5 Preparation of Materials55100mm100mm直徑的直徑的InPInP單晶及晶片單晶及晶片長長200mm200mm、直徑、直徑75mm75mm的未摻雜的未摻雜GaAsGaAs單晶及晶片

25、單晶及晶片Chapter5 Preparation of Materials56料錘1周期性地敲打裝在料斗3里的粉末原料2，粉料從料斗中逐漸地往下掉，落到位置6處，由入口4和入口5進(jìn)入的氫氧氣形成氫氧焰，將粉料熔融。熔體掉到籽晶7上，發(fā)生晶體生長，籽晶慢慢往下降，晶體就慢慢增長。能生長出很大的晶體（長達(dá)能生長出很大的晶體（長達(dá)1m1m）適用于制備高熔點的氧化物適用于制備高熔點的氧化物缺點是生長的晶體內(nèi)應(yīng)力很大缺點是生長的晶體內(nèi)應(yīng)力很大焰熔法生長寶石5.1.1.4 焰熔法Chapter5 Preparation of Materials57焰熔法生長金紅石金紅石晶體焰熔法Chapter5 Pre

26、paration of Materials5.1.1.5液相外延法58 料舟中裝有待沉積的熔體，移動料舟經(jīng)過單晶襯底時，緩慢冷卻在襯底表面成核，外延生長為單晶薄膜。 在料舟中裝入不同成分的熔體，可以逐層外延不同成分的單晶薄膜。Chapter5 Preparation of Materials液相外延法優(yōu)點： 生長設(shè)備比較簡單；生長設(shè)備比較簡單； 生長速率快；生長速率快； 外延材料純度比較高；外延材料純度比較高； 摻雜劑選擇范圍較廣泛；摻雜劑選擇范圍較廣泛； 外延層的位錯密度通常比它賴以生長的襯底要低；外延層的位錯密度通常比它賴以生長的襯底要低； 成分和厚度都可以比較精確的控制，重復(fù)性好；成分和

27、厚度都可以比較精確的控制，重復(fù)性好； 操作安全。操作安全。缺點： 當(dāng)外延層與襯底的晶格失配大于當(dāng)外延層與襯底的晶格失配大于1%時生長困難；時生長困難； 由于生長速率較快，難得到納米厚度的外延材料；由于生長速率較快，難得到納米厚度的外延材料； 外延層的表面形貌一般不如氣相外延的好。外延層的表面形貌一般不如氣相外延的好。59Chapter5 Preparation of Materials5.1.2 溶液生長法 主要原理：使溶液達(dá)到過飽和的狀態(tài)而結(jié)晶。主要原理：使溶液達(dá)到過飽和的狀態(tài)而結(jié)晶。 過飽和途徑：過飽和途徑： 利用晶體的溶解度隨改變溫度的特性，升高或利用晶體的溶解度隨改變溫度的特性，升高或

28、降低溫度而達(dá)到過飽和；降低溫度而達(dá)到過飽和； 采用蒸發(fā)等辦法移去溶劑，使溶液濃度增高。采用蒸發(fā)等辦法移去溶劑，使溶液濃度增高。 介質(zhì)：介質(zhì)： 水、熔鹽（制備無機晶體）水、熔鹽（制備無機晶體） 丙酮、乙醇等有機溶劑（制備有機晶體）丙酮、乙醇等有機溶劑（制備有機晶體）60Chapter5 Preparation of Materials從溶液中生長晶體從溶液中生長晶體 由兩種或兩種以上物質(zhì)所組成的均勻混合物叫做由兩種或兩種以上物質(zhì)所組成的均勻混合物叫做溶液。包括氣體溶液、液體溶液和固體溶液溶液。包括氣體溶液、液體溶液和固體溶液熔體：常溫下是固態(tài)的純物質(zhì)的液相稱為熔體熔體：常溫下是固態(tài)的純物質(zhì)的液相

29、稱為熔體1.1 飽和與過飽和飽和與過飽和一一.溶解度溶解度 溶解度是從溶液中生長晶體的最基本的數(shù)據(jù)溶溶解度是從溶液中生長晶體的最基本的數(shù)據(jù)溶解度可用在一定條件解度可用在一定條件(溫度、壓力溫度、壓力)下飽和溶液的濃度下飽和溶液的濃度來表示來表示溶解度曲線實際上溶解度曲線實際上給出不同溫度下的給出不同溫度下的飽和溶液的濃度，飽和溶液的濃度，所以也稱為飽和曲所以也稱為飽和曲線線在一定條件下，對在一定條件下，對給定的物質(zhì)，這條給定的物質(zhì)，這條曲線是確定的。曲線是確定的。A過飽和區(qū)過飽和區(qū)-不穩(wěn)定的程度是有所區(qū)別的不穩(wěn)定的程度是有所區(qū)別的: 在靠近溶解度曲線的區(qū)域里，穩(wěn)定性要好一點，如果沒有外在靠近溶

30、解度曲線的區(qū)域里，穩(wěn)定性要好一點，如果沒有外加雜質(zhì)或引入晶核的話，同時也不存在其他擾動，那么溶液本加雜質(zhì)或引入晶核的話，同時也不存在其他擾動，那么溶液本身是不會自發(fā)產(chǎn)生晶核而析出晶體的。身是不會自發(fā)產(chǎn)生晶核而析出晶體的。-亞穩(wěn)過飽和區(qū)亞穩(wěn)過飽和區(qū)- A B 和和AB之間之間 而在稍遠(yuǎn)離溶解度區(qū)域內(nèi)，穩(wěn)定性差，即使沒有外加雜質(zhì)或而在稍遠(yuǎn)離溶解度區(qū)域內(nèi)，穩(wěn)定性差，即使沒有外加雜質(zhì)或引入晶核，溶液本身也會自發(fā)析出固相。引入晶核，溶液本身也會自發(fā)析出固相。-不穩(wěn)定過飽和區(qū)不穩(wěn)定過飽和區(qū)-A B 以上以上 B穩(wěn)定區(qū)穩(wěn)定區(qū)：即不飽和區(qū)，不可能發(fā)生結(jié)晶作用：即不飽和區(qū)，不可能發(fā)生結(jié)晶作用AB線以下線以下 整

31、個溫度整個溫度濃度圖可分成穩(wěn)定區(qū)、亞穩(wěn)區(qū)和不穩(wěn)區(qū)三濃度圖可分成穩(wěn)定區(qū)、亞穩(wěn)區(qū)和不穩(wěn)區(qū)三個區(qū)域，其中穩(wěn)定區(qū)是確定的，而亞穩(wěn)區(qū)和不穩(wěn)區(qū)在一個區(qū)域，其中穩(wěn)定區(qū)是確定的，而亞穩(wěn)區(qū)和不穩(wěn)區(qū)在一定程度上是可變的，很難嚴(yán)格區(qū)分。定程度上是可變的，很難嚴(yán)格區(qū)分。 三個區(qū)域以亞穩(wěn)區(qū)最為重要，因為從溶液中生長晶體三個區(qū)域以亞穩(wěn)區(qū)最為重要，因為從溶液中生長晶體都是在這個區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的都是在這個區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的 從培養(yǎng)單晶的角度出發(fā)，我們總希望析出的溶質(zhì)都在從培養(yǎng)單晶的角度出發(fā)，我們總希望析出的溶質(zhì)都在籽晶上逐漸生長而不希望溶液中出現(xiàn)自發(fā)晶體，為此要籽晶上逐漸生長而不希望溶液中出現(xiàn)自發(fā)晶體，為此要求在整個生長過程中把溶液都

32、保持在亞穩(wěn)區(qū)溶液的亞求在整個生長過程中把溶液都保持在亞穩(wěn)區(qū)溶液的亞穩(wěn)區(qū)是客觀存在的穩(wěn)區(qū)是客觀存在的 5.1.2.1 水溶液法生長方法：u根據(jù)據(jù)溶解度曲線C-T,改變T-降溫法u減少溶劑-蒸發(fā)法 1.降溫法降溫法 基本原理基本原理:利用物質(zhì)具有較大的正溶解度溫度系利用物質(zhì)具有較大的正溶解度溫度系數(shù)，在晶體生長的過程中逐漸降低溫度，使析出數(shù)，在晶體生長的過程中逐漸降低溫度，使析出的溶質(zhì)不斷在晶體上生長。的溶質(zhì)不斷在晶體上生長。 適用：適用：溶解度和溫度系數(shù)都較大的物質(zhì)。溶解度和溫度系數(shù)都較大的物質(zhì)。 生長裝置：生長裝置：水浴育晶器。水浴育晶器。在降溫法生長晶體的整個過程中在降溫法生長晶體的整個過程

33、中 1育晶桿，育晶桿，2晶體晶體-為使為使溶液溫度均勻并使生長中的各溶液溫度均勻并使生長中的各個晶面在過飽和溶液中能得到個晶面在過飽和溶液中能得到均勻的溶質(zhì)供應(yīng)均勻的溶質(zhì)供應(yīng) 要求晶體對要求晶體對溶液體相對運動溶液體相對運動最好是雜亂無最好是雜亂無章的運動章的運動 轉(zhuǎn)動需要定時換向、即用以轉(zhuǎn)動需要定時換向、即用以下程序進(jìn)行控制：正轉(zhuǎn)一停一下程序進(jìn)行控制：正轉(zhuǎn)一停一反轉(zhuǎn)一停一正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)一停一正轉(zhuǎn)3-轉(zhuǎn)動密封裝置：在降溫法生轉(zhuǎn)動密封裝置：在降溫法生長晶體的過程中，不再補充溶液長晶體的過程中，不再補充溶液或溶質(zhì)或溶質(zhì) 因此整個育晶器在生因此整個育晶器在生長過程中必須嚴(yán)格密封，以防溶長過程中必須嚴(yán)格密封

34、，以防溶劑蒸發(fā)和外界污染劑蒸發(fā)和外界污染6-控溫器：必須嚴(yán)格控制溫度，控溫器：必須嚴(yán)格控制溫度，并按一定程序降溫研究表明，并按一定程序降溫研究表明，微小的溫度波動就足以在生長的微小的溫度波動就足以在生長的晶體中，造成某些不均勻區(qū)晶體中，造成某些不均勻區(qū)域域 為提高晶體生長的完整性，為提高晶體生長的完整性，要求控溫精度盡可能高要求控溫精度盡可能高(目前已達(dá)目前已達(dá) 0.001 0C)。8-育晶器：增加溫度的穩(wěn)定育晶器：增加溫度的穩(wěn)定性，育晶器的容量都比較大性，育晶器的容量都比較大(大型育晶器一般為大型育晶器一般為50一一80立立升升)，并將其置于水浴中或加，并將其置于水浴中或加上保溫層上保溫層4

35、加加熱器，熱器，10-水槽：育晶水槽：育晶裝置的加熱方式有浸沒式加熱、裝置的加熱方式有浸沒式加熱、外部加熱和輻射加熱等幾外部加熱和輻射加熱等幾種種 對以水為介質(zhì)的控溫裝對以水為介質(zhì)的控溫裝置，通常采用浸沒式加熱器，置，通常采用浸沒式加熱器，由于水浴熱容量大，攪拌充分，由于水浴熱容量大，攪拌充分，其溫度波動性小其溫度波動性小 70水溶液法制備的水溶液法制備的KHKH2 2POPO3 3晶體（歷時一年）晶體（歷時一年）生長容器生長容器Chapter5 Preparation of Materials 為進(jìn)一步提高控溫精度，減少生長糟的溫度波為進(jìn)一步提高控溫精度，減少生長糟的溫度波動，還設(shè)計了雙浴槽

36、的育晶裝置，可基本消除室動，還設(shè)計了雙浴槽的育晶裝置，可基本消除室溫的波動對晶體生長的影響。能滿足培育高完整溫的波動對晶體生長的影響。能滿足培育高完整性單晶的需要。性單晶的需要。制備單晶的關(guān)鍵：制備單晶的關(guān)鍵：1.消除溶液中的微晶；消除溶液中的微晶；2.精確控制溫度。精確控制溫度?；驹恚夯驹恚簩⑷軇┎粩嗾舭l(fā)移去，而使溶液保持在過將溶劑不斷蒸發(fā)移去，而使溶液保持在過飽和狀態(tài)，從而使晶體不斷生長飽和狀態(tài)，從而使晶體不斷生長適合：適合：溶解度較大而溶解度溫度系數(shù)很小或是具有負(fù)溶解度較大而溶解度溫度系數(shù)很小或是具有負(fù)溫度系數(shù)的物質(zhì)溫度系數(shù)的物質(zhì) 降溫法通過控制降溫速度來控制過飽和度，而蒸發(fā)降溫

37、法通過控制降溫速度來控制過飽和度，而蒸發(fā)法則是通過控制回流比法則是通過控制回流比(蒸發(fā)量蒸發(fā)量)來控制過飽和度的來控制過飽和度的2 、蒸發(fā)法、蒸發(fā)法生長裝置：生長裝置： 在嚴(yán)格密封的育晶器上方設(shè)置冷凝器在嚴(yán)格密封的育晶器上方設(shè)置冷凝器(可通水冷卻可通水冷卻)，溶劑自，溶劑自溶液表面不斷蒸發(fā)溶液表面不斷蒸發(fā) 水蒸汽一部分在蓋子上冷凝，沿著器壁回水蒸汽一部分在蓋子上冷凝，沿著器壁回流到溶液中，一部分在冷凝器上凝結(jié)并積聚在其下方的小杯內(nèi)流到溶液中，一部分在冷凝器上凝結(jié)并積聚在其下方的小杯內(nèi)再用虹吸管引出育晶器外再用虹吸管引出育晶器外 若要在室溫附近用蒸發(fā)法培養(yǎng)晶體，可向溶液表面不斷送入干若要在室溫附

38、近用蒸發(fā)法培養(yǎng)晶體，可向溶液表面不斷送入干燥空氣，它在溶液上方帶走了部分水蒸汽，使水不斷蒸發(fā)但燥空氣，它在溶液上方帶走了部分水蒸汽，使水不斷蒸發(fā)但蒸發(fā)速度難以準(zhǔn)確控制蒸發(fā)速度難以準(zhǔn)確控制5.1.2.2 水熱法 Hydrothermal Method 水熱法水熱法在高壓釜在高壓釜中，通過對反應(yīng)體系中，通過對反應(yīng)體系加熱加壓（或自生蒸加熱加壓（或自生蒸汽壓），創(chuàng)造一個相汽壓），創(chuàng)造一個相對高溫、高壓的反應(yīng)對高溫、高壓的反應(yīng)環(huán)境，使通常難溶或環(huán)境，使通常難溶或不溶的物質(zhì)溶解而達(dá)不溶的物質(zhì)溶解而達(dá)到過飽和、進(jìn)而析出到過飽和、進(jìn)而析出晶體晶體75Chapter5 Preparation of Mater

39、ials比如水晶在常溫常壓下幾乎是不溶于水的比如水晶在常溫常壓下幾乎是不溶于水的, ,但是在高溫高但是在高溫高壓的條件下壓的條件下, ,可以溶解在堿性溶液里可以溶解在堿性溶液里. .并能造成一定的過飽并能造成一定的過飽和度和度. .石榴石石榴石:復(fù)雜硅酸鹽復(fù)雜硅酸鹽, Ca3Al(SiO4)3（鈣鋁榴石）（鈣鋁榴石） 77水熱法的發(fā)展水熱法的發(fā)展u水熱法是水熱法是19 世紀(jì)中葉地質(zhì)學(xué)家模擬自然界成礦作用而開世紀(jì)中葉地質(zhì)學(xué)家模擬自然界成礦作用而開始研究的。始研究的。u最早采用水熱法制備材料的是最早采用水熱法制備材料的是1845年年K.F. Eschafhautl以以硅酸為原料在水熱條件下制備石英

40、晶體硅酸為原料在水熱條件下制備石英晶體 ；u 一些地質(zhì)學(xué)家采用水熱法制備得到了許多礦物，到一些地質(zhì)學(xué)家采用水熱法制備得到了許多礦物，到1900年已制備出約年已制備出約80種礦物，其中經(jīng)鑒定確定有石英，長石種礦物，其中經(jīng)鑒定確定有石英，長石，硅灰石等，硅灰石等 ；u 1900年以后，年以后，G.W. Morey和他的同事在華盛頓地球物理和他的同事在華盛頓地球物理實驗室開始進(jìn)行相平衡研究，建立了水熱合成理論，并實驗室開始進(jìn)行相平衡研究，建立了水熱合成理論，并研究了眾多礦物系統(tǒng)。研究了眾多礦物系統(tǒng)。 高溫下水的性質(zhì)變化：高溫下水的性質(zhì)變化： 蒸汽壓變高蒸汽壓變高 密度變低密度變低 表面張力變低表面張

41、力變低 粘度變低粘度變低 離子積變高離子積變高高溫高壓下水的作用：高溫高壓下水的作用：作為化學(xué)組分參與化學(xué)反應(yīng)作為化學(xué)組分參與化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)和重排的促進(jìn)劑反應(yīng)和重排的促進(jìn)劑壓力傳遞介質(zhì)壓力傳遞介質(zhì)溶劑溶劑低熔點物質(zhì)低熔點物質(zhì)提高物質(zhì)的溶解度提高物質(zhì)的溶解度有時與容器反應(yīng)有時與容器反應(yīng)無毒無毒反應(yīng)介質(zhì)的性質(zhì)反應(yīng)介質(zhì)的性質(zhì)高溫下水的性質(zhì)變化：高溫下水的性質(zhì)變化： 蒸汽壓變高蒸汽壓變高 密度變低密度變低 表面張力變低表面張力變低 粘度變低粘度變低 離子積變高離子積變高80水熱與溶劑熱反應(yīng)的基本類型水熱與溶劑熱反應(yīng)的基本類型合成反應(yīng)合成反應(yīng)通過數(shù)種組分在水熱條件下直接化合或經(jīng)中間態(tài)發(fā)生化合反應(yīng)。利用此類

42、反應(yīng)可合成各種多晶或單晶材料。例如：Nd2O3+10H3PO4=2NdP5O14+15H2O 81熱處理反應(yīng)熱處理反應(yīng)利用水熱條件處理一般晶體而得到具有特定性晶體的反應(yīng)。轉(zhuǎn)晶反應(yīng)轉(zhuǎn)晶反應(yīng)利用水熱條件下物質(zhì)熱力學(xué)和動力學(xué)穩(wěn)定性差異進(jìn)行的反應(yīng)。如：人工氟石棉如：人工氟石棉 人工氟云母人工氟云母 如：如： 長石長石 高嶺石高嶺石 橄欖石橄欖石 蛇紋石蛇紋石 長石是鉀、鈉、鈣、鋇等堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸鹽礦物，長石是鉀、鈉、鈣、鋇等堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸鹽礦物，晶體結(jié)構(gòu)屬架狀結(jié)構(gòu)。其主要成份為晶體結(jié)構(gòu)屬架狀結(jié)構(gòu)。其主要成份為 SiO2 、Al2O3 、K2O 、Na2O 、CaO 等。等。 制造鉀

43、肥，制造陶瓷及搪瓷，玻璃原料，磨制造鉀肥，制造陶瓷及搪瓷，玻璃原料，磨粒磨具等。粒磨具等。 高嶺石化學(xué)組成為高嶺石化學(xué)組成為Al4(Si4O10)(OH)8的層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物的層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物。晶體屬。晶體屬1 1型單元層的二八面體型結(jié)構(gòu)。三斜晶系，結(jié)晶型單元層的二八面體型結(jié)構(gòu)。三斜晶系，結(jié)晶度良好的高嶺石成有序結(jié)構(gòu)，一般呈假六方片狀晶體；結(jié)晶度度良好的高嶺石成有序結(jié)構(gòu)，一般呈假六方片狀晶體；結(jié)晶度差的多呈橢圓形或不規(guī)則狀，通常呈致密或疏松塊狀集合體產(chǎn)差的多呈橢圓形或不規(guī)則狀，通常呈致密或疏松塊狀集合體產(chǎn)出。底面解理完全出。底面解理完全, 解理面顯珍珠光澤，塊狀的光澤暗淡。高解理面顯珍

44、珠光澤，塊狀的光澤暗淡。高嶺土多呈白色，細(xì)粒具分散性、可塑性、高粘結(jié)力和高耐火度嶺土多呈白色，細(xì)粒具分散性、可塑性、高粘結(jié)力和高耐火度，是陶瓷和電瓷工業(yè)中的重要原材料；還可在造紙、橡膠、油，是陶瓷和電瓷工業(yè)中的重要原材料；還可在造紙、橡膠、油漆等工業(yè)中做填充料等。漆等工業(yè)中做填充料等。 蛇紋石的化學(xué)組成是蛇紋石的化學(xué)組成是Mg6Si4O10(OH)2，是一族層狀結(jié)，是一族層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物的總稱。單體少見，多呈致密塊狀、層狀或纖構(gòu)的硅酸鹽礦物的總稱。單體少見，多呈致密塊狀、層狀或纖維狀集合體。具有各種色調(diào)的綠色、淺黃色，常呈似蛇皮的綠維狀集合體。具有各種色調(diào)的綠色、淺黃色，常呈似蛇皮的綠黑相

45、間的花紋，故稱蛇紋石。條痕白色，塊狀蛇紋石呈油脂光黑相間的花紋，故稱蛇紋石。條痕白色，塊狀蛇紋石呈油脂光澤或蠟狀光澤，纖維狀石膏具絲絹光澤。摩氏硬度澤或蠟狀光澤，纖維狀石膏具絲絹光澤。摩氏硬度2.5-3.5，比，比重重2.5-2.65。 蛇紋石主要是超基性巖或鎂質(zhì)碳酸巖中的富鎂的礦物經(jīng)熱蛇紋石主要是超基性巖或鎂質(zhì)碳酸巖中的富鎂的礦物經(jīng)熱液交代變質(zhì)而成。蛇紋石可作為耐火材料和生產(chǎn)鈣鎂磷肥的原液交代變質(zhì)而成。蛇紋石可作為耐火材料和生產(chǎn)鈣鎂磷肥的原料。綠色不透明者稱岫玉，因遼寧岫巖縣出產(chǎn)而得名，是著名料。綠色不透明者稱岫玉，因遼寧岫巖縣出產(chǎn)而得名，是著名的玉石。的玉石。84離子交換反應(yīng)水熱水解反應(yīng)沉

46、淀反應(yīng)氧化反應(yīng)提取反應(yīng)分解反應(yīng)脫水反應(yīng)水熱熱壓反應(yīng)反應(yīng)燒結(jié)燒結(jié)反應(yīng)水熱結(jié)晶反應(yīng)原理原理: 水熱結(jié)晶主要是溶解水熱結(jié)晶主要是溶解再結(jié)晶機理。再結(jié)晶機理。 首先營養(yǎng)料在水熱介質(zhì)里溶解首先營養(yǎng)料在水熱介質(zhì)里溶解, 以離子、分子團(tuán)的以離子、分子團(tuán)的形式進(jìn)入溶液。利用強烈對流形式進(jìn)入溶液。利用強烈對流(釜內(nèi)上下部分的溫度釜內(nèi)上下部分的溫度差而在釜內(nèi)溶液產(chǎn)生差而在釜內(nèi)溶液產(chǎn)生) 將這些離子、分子或離子團(tuán)將這些離子、分子或離子團(tuán)被輸運到放有籽晶的生長區(qū)被輸運到放有籽晶的生長區(qū)(即低溫區(qū)即低溫區(qū)) 形成過飽和形成過飽和溶液溶液,繼而結(jié)晶。繼而結(jié)晶。 其中其中 水熱結(jié)晶法用得最多水熱結(jié)晶法用得最多 86水熱的生

47、產(chǎn)設(shè)備水熱的生產(chǎn)設(shè)備高壓釜高壓釜是進(jìn)行高溫高壓水熱與溶劑熱合成的基本設(shè)備；高壓容器一般用特種不銹鋼制成,釜內(nèi)襯有化學(xué)惰性材料，如Pt、Au等貴金屬和聚四氟乙烯等耐酸堿材料。87簡易高壓反應(yīng)釜實物圖88帶攪拌高壓反應(yīng)釜裝置圖溫差水熱法：溫差水熱法：u生長裝置生長裝置-高壓釜高壓釜 （2001000C,100010000大氣壓）大氣壓）;u原料原料( (培養(yǎng)體培養(yǎng)體) )-溶解區(qū)，籽晶溶解區(qū)，籽晶-生長區(qū)生長區(qū)u容器內(nèi)部因上下部分的溫差而對流，容器內(nèi)部因上下部分的溫差而對流，將將高溫的飽和溶液帶至籽晶區(qū)形成過飽和溶高溫的飽和溶液帶至籽晶區(qū)形成過飽和溶液而結(jié)晶；液而結(jié)晶；u冷卻析出部分溶質(zhì)后的溶液冷

48、卻析出部分溶質(zhì)后的溶液又流向下部，又流向下部，溶解培養(yǎng)料溶解培養(yǎng)料；u如此如此循環(huán)往復(fù)循環(huán)往復(fù)，使，使籽晶得以連續(xù)不斷的籽晶得以連續(xù)不斷的生長。生長。90溶劑熱法（Solvothermal Synthesis），將水熱法中的水換成有機溶劑或非水溶媒（例如：有機胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），采用類似于水熱法的原理，以制備在水溶液中無法長成，易氧化、易水解或?qū)λ舾械牟牧?。如III-V族半導(dǎo)體化合物、氮化物、硫族化合物、新型磷（砷）酸鹽分子篩三維骨架結(jié)構(gòu)等。 溶劑熱法溶劑熱法91溶劑熱合成方法的發(fā)展溶劑熱合成方法的發(fā)展u1985年，Bindy首次在“Nature”雜志上發(fā)表文章報道了高壓釜中利用非

49、水溶劑合成沸石的方法，拉開了溶劑熱合成的序幕。u到目前為止，溶劑熱合成法已得到很快的發(fā)展，并在納米材料制備中具有越來越重要的作用。92溶劑熱法優(yōu)點溶劑熱法優(yōu)點 p 在有機溶劑中進(jìn)行的反應(yīng)能夠有效地抑制產(chǎn)物的氧化過程或水中氧的污染； p 非水溶劑的采用使得溶劑熱法可選擇原料范圍大大擴大；p由于有機溶劑的低沸點，在同樣的條件下，它們可以達(dá)到由于有機溶劑的低沸點，在同樣的條件下，它們可以達(dá)到比水熱合成更高的氣壓，從而有利于產(chǎn)物的結(jié)晶；比水熱合成更高的氣壓，從而有利于產(chǎn)物的結(jié)晶； p由于較低的反應(yīng)溫度，反應(yīng)物中結(jié)構(gòu)單元可以保留到產(chǎn)物由于較低的反應(yīng)溫度，反應(yīng)物中結(jié)構(gòu)單元可以保留到產(chǎn)物中，且不受破壞，同時，有機溶劑官能團(tuán)和反應(yīng)物或產(chǎn)物中，且不受破壞，同時，有機溶劑官能團(tuán)和反應(yīng)物或產(chǎn)物作用，生成某些新型在催化和儲能方面有潛在應(yīng)用的材料；作用，生成某些新型在催化和儲能方面有潛在應(yīng)用的材料；93水熱與溶劑熱合成方法的適用范圍水熱與溶劑熱合成方法的適用范圍制備超細(xì)（納米）粉末制備超細(xì)（納米）粉末制備薄膜制備薄膜合成新材料、新結(jié)構(gòu)和合成新材料、新結(jié)構(gòu)和亞穩(wěn)相亞穩(wěn)相低溫生長單晶低溫生長單晶94