晶體的平衡形貌

§3.2.4 晶體的平衡宏觀形貌、界面能級(jí)圖與界面的分類(lèi)晶體的平衡形貌剛玉品種剛玉的結(jié)晶習(xí)性與其形成條件有密切的關(guān)系紅寶石晶體大理巖中的紅寶石常呈板狀或板柱狀晶體。其它母巖中形成的可發(fā)育成柱狀晶體，腰鼓狀晶體等藍(lán)寶石的晶體藍(lán)寶石通常由各種不同的角度的六方雙錐組合而成，有時(shí)腰棱處還發(fā)育有六方柱，當(dāng)這種六方雙錐和六方柱的組合體終止于一對(duì)平行雙面時(shí)，常稱(chēng)為桶狀晶形。剛玉的裂理表面特征：柱面上常有較粗的橫紋。在菱面體上可具有三角生長(zhǎng)標(biāo)志，解理不發(fā)育，但因聚片雙晶可發(fā)育有平行底面{0001}和平行菱面體面{1011}裂理。剛玉的各種顏色品種各種紅色色調(diào)的紅寶石橙色藍(lán)寶石硅單晶方棒導(dǎo)電類(lèi)型P型（Conductivity:PType(BoronDoped)），摻雜劑B；

電阻率（Resistivity）：0.5Ω～3Ω,3Ω～6Ω

氧含量（OxygenConcentration）≤1.0×1018at/cm3

碳含量（CarbonConcentration）≤5.0×1016at/cm3C

少子壽命（MinorityCarrierLifetime）＞5us德國(guó)造世界最純的硅單晶水晶晶體黃水晶紫水晶石英晶體素描圖硅單晶體{111}晶面上的刃型(a)和螺型(b)位錯(cuò)蝕坑1000×硅單晶體{111}晶面上顯示的小角度晶界(a)和位錯(cuò)塞積群(b)

面心立方晶格的低指數(shù)面

晶體形狀與表面能(-圖

)

-圖的繪制:從一原點(diǎn)出發(fā)引矢徑，其長(zhǎng)度正比于該晶面的表面能大小，方向平行于該晶面法線，連接諸矢徑端點(diǎn)而圍成的曲面。

面心立方晶體的-圖及其平衡形狀（a）（110）截面（b）三維平衡形狀烏耳夫法則：諸和原點(diǎn)至晶面的距離hi之比為常數(shù)：

●

潤(rùn)濕與粘附

潤(rùn)濕是固液界面的重要行為。

機(jī)械潤(rùn)滑、注水采油、油漆涂布、金屬焊接、搪瓷坯釉、陶瓷/金屬的封接等工藝和理論都與潤(rùn)濕過(guò)程有關(guān)。

潤(rùn)濕的熱力學(xué)定義：固體與液體接觸后能使體系的吉布斯自由能降低，稱(chēng)為潤(rùn)濕。

潤(rùn)濕形式：

附著潤(rùn)濕

鋪展?jié)櫇?/p>

浸漬潤(rùn)濕

附著潤(rùn)濕

概念：液體和固體接觸，變液/氣和固/氣為固/液界面。

設(shè)三種界面的面積均為單位值，比表面吉布斯自由能分別為、、，則過(guò)程吉布斯自由能變化：

逆過(guò)程：

相當(dāng)于外界所做的功W：

W稱(chēng)為附著功或粘附功。

此值越大固液界面結(jié)合越牢，

即附著潤(rùn)濕越強(qiáng)。

附著功示意圖

鋪展?jié)櫇?/p>

概念：液滴落在清潔平滑固體表面的過(guò)程。

忽略液體重力和粘度影響，則鋪展是由固/氣(SV)、固/液(SL)和液/氣(LV)三個(gè)界面張力所決定：

式中θ是潤(rùn)濕角；

F稱(chēng)潤(rùn)濕張力。

θ>90°不潤(rùn)濕；

θ<90°潤(rùn)濕；

θ=0°完全潤(rùn)濕。

（自由鋪展）

潤(rùn)濕的先決條件是>。

三種鋪展?jié)櫇?/p>

浸漬潤(rùn)濕

概念：固體浸入液體中的過(guò)程，固/氣界面代替固/液界面。

相應(yīng)自由能變化：

若>

，則θ<90°，浸漬潤(rùn)濕過(guò)程自發(fā)進(jìn)行。

若<

，則θ>90°，固體浸于液體必須做功。

總結(jié)：

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三種潤(rùn)濕的共同點(diǎn)是液體將氣體從固體表面排開(kāi)，使原有

的固/氣(或液/氣)界面消失，以固/