430 (11)

7

KRYSZTAŁY W NAUCE I TECHNICE

7.1. METODY HODOWANIA MONOKRYSZTAŁÓW

W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat zostały opracowane nowe i ulepszone dawniej znane sposoby otrzymywania dużych monokryształów metali i ciał niemetalicznych, co bardzo ułatwiło szybki rozwój fizyki ciała stałego. Opublikowano wyjątkowo dużo prac dotyczących krystalizacji i oczyszczania półprzewodników, piezoelektryków, ferro- i ferri-magnetyków. Opracowano również metody otrzymywania syntetycznych diamentów, rubinów (stosowanych do wyrobu laserów), kryształów do przyrządów optycznych i liczników scyntylacyjrych. Omówimy teraz najważniejsze metody hodowania monokryształów.

Krystalizacja z roztworów pod ciśnieniem atmosferycznym. Nasycenie roztworu uzyskuje się przez obniżenie temperatury, odparowanie rozpuszczalnika lub przez zmianę rozpuszczalności (dodawanie drugiego rozpuszczalnika). Wyrównanie stężenia roztworu w pobliżu kryształu uzyskuje się przez mieszanie roztworu lub obracanie kryształu. Rysunek 7.1 przedstawia schematycznie zestaw laboratoryjny do krystalizacji z roztworu. Krystalizator jest umieszczony w zewnętrznym naczyniu termostatowym. Rosnący kryształ jest obracany za pomocą mieszadła.

Z roztworów wodnych otrzymuje się często bardzo duże monokryształy (nawet powyżej 20 kg) używane do celów technicznych, jak np. kryształy ADP (dwuwodorofosfo-ranu amonowego NH₄H₂P0₄), EDT (winianu etylenodwuaminy. C₆H₁₀N₂O₆) i KNT — soli Seignette’a (winianu sodowo-potasowego KNaC₄H₄0_eł-4H₂0). Rozpuszczalnikami mogą być również inne substancje ciekłe lub stopione ciała stałe. Na przykład kryształy tytanianu baru BaTi0₃ są hodowane ze stopu BaCU, KC1 lub KF.

Metoda hydrotermalna. Jest to metoda krystalizacji z roztworu wodnego pod znacznym ciśnieniem w temperaturze wyższej od 100°C. Metoda ta jest stosowana głównie‘do krysta-lizacji kwarcu Si0₂ (rys. 7.2). Ziarenka kwarcu umieszcza się zwykle w 5% roztworze

434