晶體生長原理與技術

10晶體生長原理與技術課程教學大綱一、課程說明〔一〕課程名稱、所屬專業(yè)、課程性質、學分；課程名稱：晶體生長原理及電化學根底所屬專業(yè)：金屬材料物理學課程性質：專業(yè)方向選修課，學位課，必修環(huán)節(jié)學分：4 學時：72〔二〕課程簡介、目標與任務；課程簡介：本課程將在緒論中，對人工晶體生長的根本概念，爭論范疇，爭論歷史和晶體生長4篇進展論述。第一篇為晶體生長的根本原理，將分5章，對晶體生長過程的熱力學和動力學原理，結晶界面形貌與構造，形核與生長的動力學過程進展描述。其次篇為晶體生長的技術根底，將分3章，對晶體生長過程的涉及的傳熱、傳質及流體流淌原理，晶體生長過程的化學原理和晶體生長過程把握涉及的物理原理進展論述。第三篇為晶體生長技術，將分4章對熔體生長、溶液生長、氣相生長的主要方法及其把握原理進展論述。第四篇，晶體的性能表征與缺陷，將分2章，分別對晶體的構造、性能的主要表征方法，晶體的構造缺陷形成與把握原理進展論述。目標與任務：把握晶體生長的根本物理原理，學會將根本物理學問運用與晶體生長過程分析爭論?！踩诚刃拚n程要求，與先修課與后續(xù)相關課程之間的規(guī)律關系和內容連接；修完一般物理學及四大力學課程、固體物理課程后才可學習該課程，該課程向前聯(lián)系根本物理學問的運用，向后連接爭論生科學爭論中遇到的實際結晶學問題?！菜摹辰滩呐c主要參考書。教材兩本：《晶體生長原理與技術2023參考書：《晶體生長科學與技術》[上、下冊]，張克從，分散態(tài)物理學叢書，北京：科學出版社，1997《人工晶體：生長技術、性能與應用20231995《晶體生長的物理根底1982〔五〕主講教師。主講：王君教師梯隊：閆徳，耿柏松，卓仁富，吳志國二、課程內容與安排緒論〔1〕在后續(xù)的學習中的地位和作用。第一篇晶體生長的根本原理1晶體的根本概念晶體的構造特征晶體構造與點陣晶向與晶面晶體的構造缺陷概述晶體材料常見晶體材料的晶體構造依據功能分類的晶體材料晶體生長技術的進展晶體生長技術根底及其與其他學科的聯(lián)系〔一〕教學方法與學時安排課堂爭論，3〔二〕內容及根本要求主要內容：晶體的根本構造及表示方法，晶體中常見的缺陷及產生，常見晶體構造及材料。晶體中的缺陷及晶體構造。常見晶體構造即材料。晶體缺陷。2晶體生長過程的物相及其熱力學描述氣體的構造及熱力學描述液體的構造及熱力學描述固體的構造及其熱力學參數相界面及其熱力學分析晶體生長的熱力學條件單質晶體生長熱力學原理單質晶體生長過程中的熱力學平衡液相及氣相生長的熱力學條件及驅動力固態(tài)再結晶的熱力學條件二元系的晶體生長熱力學原理二元合金中的化學位液-固界面的平衡與溶質分凝氣-液及氣-固平衡多組元系晶體生長熱力學分析多元體系的自由能多元系結晶過程的熱力學平衡條件相圖計算技術的應用化合物晶體生長熱力學原理化合物分解與合成過程的熱力學分析簡潔二元及多元化合物體系的簡化處理化合物晶體非化學計量比的成分偏離與晶體構造缺陷熔體中的短程序及締合物〔一〕教學方法與學時安排課堂爭論及講授，8〔二〕內容及根本要求主要內容：描述不同構造的熱力學參數，晶體生長的熱力學條件，單質、合金、多元晶體生長的熱力學原理。單質及二元合金生長的熱力學條件。多元合金生長熱力學條件分析過程。晶體生長的熱力學原理。3結晶界面的微觀構造結晶界面構造的經典模型結晶界面的原子遷移過程與生長速率晶體生長的本征形態(tài)晶體生長形態(tài)的熱力學分析晶體生長形態(tài)的動力學描述〔一〕教學方法與學時安排〔一〕教學方法與學時安排課堂爭論，4〔二〕內容及根本要求主要內容：晶體界面的構造及模型，晶體生長時界面原子的遷移過程及晶體的生長速率，晶體生長的形態(tài)與界面微觀構造及生長熱力學分析和動力學描述。晶體生長過程中原子的遷移過程及生長熱力學和動力學。結晶界面的微觀構造及生長形態(tài)。晶體生長的動力學過程。4章實際晶體生長形態(tài)的形成原理晶體生長驅動力與平面結晶界面的失穩(wěn)枝晶的形成條件與生長形態(tài)枝晶陣列的生長HuntKurZ-FisherLu-Hunt強各向異性晶體強制生長形態(tài)多相協(xié)同生長亞共晶生長共晶生長偏晶生長包晶生長〔一〕教學方法與學時安排課堂爭論及講授，8〔二〕內容及根本要求主要內容：晶體生長形態(tài)及模型原理，晶體生長形態(tài)與相圖的關系。晶體生長形態(tài)的模型及生長形態(tài)與相圖的關系。二元合金相圖。晶體生長形態(tài)的形成原理。5均質形核理論熔體中的均質形核理論氣相與固相中的均質形核均質形核理論的進展異質形核異質形核的根本原理異質外延生長過程中的形核多元多相合金結晶過程中的形核多組元介質中的形核多相形核過程的分析特別條件下的形核問題溶液中的形核電化學形核超臨界液體結晶過程中的形核〔一〕教學方法與學時安排課堂爭論及講授，8〔二〕內容及根本要求主要內容：均勻形核、非均勻形核，多組元合金的形核及特別條件下的形核。晶體形核的熱力學原理。特別條件下的形核。晶體生長形態(tài)的形成原理。其次篇晶體生長的技術根底6晶體生長過程的傳質原理溶質集中的根本方程集中過程的求解條件與分析方法集中系數的本質及其處理方法晶體生長過程集中的特性多組元的協(xié)同集中外場作用下的集中晶體生長過程的傳熱原理晶體生長過程的導熱晶體生長過程的輻射換熱晶體生長過程的對流換熱與界面換熱晶體生長過程溫度場的測控方法與技術晶體生長過程的液相流淌流淌的起因與分類流體的黏度流體流淌的把握方程流體流淌過程的求解條件與分析方法層流與紊流的概念及典型層流過程分析雙集中對流Marangoni〔一〕教學方法與學時安排課堂爭論，8〔二〕內容及根本要求主要內容：晶體生長過程中的集中問題、導熱問題、流淌問題。晶體生長過程的集中及生長熱力學。導熱及液體流淌對晶體生長的影響。晶體生長的集中及熱力學7晶體生長過程相關的化學原理晶體生長過程的化學反響物質的主要化學性質和化學定律化學反響動力學原理化學反響過程的熱效應化學反響的尺寸效應晶體生長過程的其他化學問題原料的提純氣化－分散法萃取法電解提純法區(qū)熔法晶體生長原料的合成原理熔體直接反響合成溶液中的反響合成氣相反響合成固相反響合成自集中合成〔一〕教學方法與學時安排課堂爭論，8〔二〕內容及根本要求主要內容：晶體生長過程中的一些與化學相關的反響、定律及原理，原料的提純及合成原理。晶體生長過程中的化學問題。原料的提純及合成原理。晶體生長中的化學問題。8晶體生長過程的壓力作用原理重力場中的壓力微重力場的特性與影響超重力場的特性與影響晶體生長過程的高壓技術晶體生長過程中的應力分析應力場計算的根本方程應力場的分析方法應力作用下的塑性變形薄膜材料中的應力電場在晶體生長過程中的作用原理材料的電導特性材料的電介質特性晶體生長相關的電學原理電場在晶體生長過程應用的實例電磁場在晶體生長過程中應用的根本原理電磁效應及磁介質的性質電磁場的作用原理電磁懸浮技術電磁場對對流的把握作用〔一〕教學方法與學時安排課堂爭論，6〔二〕內容及根本要求主要內容：晶體生長過程中的壓力作用原理，應力分析以及重力場、電場、電磁場對晶體生長的影響及作用原理。晶體生長過程中應力的影響。重力場、電場、電磁場對晶體生長的影響。應力分析。第三篇晶體生長技術9〔1〕——Bridgman10章熔體法晶體生長〔2〕——CZ1112〔一〕教學方法與學時安排課堂爭論，10〔二〕內容及根本要求主要內容：熔體、液體及氣相晶體生長方法。熔體法及氣相生長過程。溶液法晶體生長過程。晶體生長過程中的物理問題。第四篇晶體缺陷分析與性能表征1314〔一〕教學方法與學