形成晶核后,就構成了晶體-介質的界面,(晶體顯微鏡)界面狀態直接影響在晶面上發生的晶體生長過程。
晶體生長具有空間的不連續性,(硅酸鹽晶體顯微鏡)即晶體生長只發生在系統的局部,在系統中產生大于臨界尺寸的晶核以后,晶體就開始在界面上進行生長。晶體生長時,結晶物質要輸運到相界面,并通過相界面配布到晶體上應占據的位置。結晶物質占據晶體中位置的同時所釋放出來的能量要通過相界面向外輸運。
總之,一切對晶體生長的影響因素,常在相界面反映出來,所以相界面的結構是和晶體生長密切相關的問題。
從品體構造觀點看相界面(硅酸鹽水泥顯微鏡),可分為階梯面、粗糙面和光滑面三種,這三種相界面的結構如圖3.2所示。
熔體中局體生長時,相界面一般為租撤面,在粗糙面上的每一個位置,都可以認為是晶體生長位置。在此情況下,二維成核的晶體生長已不已不是品體生長的形式,結晶物質以單個構意單位、,線核,而核,基至品核、被品的形式,從母相中經過界面配布于及結晶熱(結晶時所釋放出的熱能)經過界面向外輸運,晶體生長界面逐步向外推移。
1958年,杰克遜(K.A.Jackson)提出了一種描述晶面結構的晶格模型,只考慮晶相表層與界面上的兩層相互作用,因此也叫雙層模型。假設的條件是:
①將體系中各原子區分為晶相原子和流體相原子;
②界面層內所包含的全部晶體相與流體原子都位于晶格座位上;
③晶體原子與流體原子之間無相互作用;
④流體原子間無相互作用;
⑤晶相原子只考慮與其最近鄰之間的作用;
⑥忽略了界面層內原子的偏聚效應等。
雙層模型只考慮晶體最表層及最鄰近的一層介質流體層,因此具有一定的局限性。
實際界面可能是由多層晶體層及流體層組成,因此,特姆金(Temkin)于1966年提出了多層模型。多層模型中考慮的是n層中的每一層流體的晶體原子分數,并引入第n層與第n+1層的關系。這樣,就可以在熱平衡狀態下確定界面的擴散度,也就是界面是銳變還是彌散的問題。
晶體生長的面是面網密度小的面,但這種面在晶體生長的過程中不是變得相對的小就是消失,晶體生長到最后,總是被生長速度小(即面網密度大)的晶面所包圍。晶體生長的最終外形,取決于晶體構造單位之間的鍵能。同時,晶體生長時的客觀環境,如熔體過冷度和熔體黏度/熔體組分及其均勻性等也直接影響甚至規定了晶體的外部形態。
上海蒲柘光電光學顯微鏡