Другие методы выращивания из растворов

VII.99. Метод температурного градиента. Другой метод выращивания кристаллов из расплава можно назвать методом температурного градиента. Температура расплава поддерживается либо равной температуре плавления, либо несколько выше. Кристалл закрепляют таким образом, чтобы его нижняя поверхность находилась в контакте с расплавом. Тепло отводится через кристалл, так что его поверхность в контакте с расплавом находится при температуре ниже точки плавления. По мере того как кристалл растет, оп вытягивается из расплава и его нижняя поверхность все время находится в контакте с поверхностью жидкости. При этом методе объем переохлажденного расплава ограничен очень малой областью, непосредственно прилегающей к поверхности кристалла. Возможность спонтанного зародышеобразования при этом уменьшается, и кроме того, любые возникшие кристаллиты будут опускаться в расплав и вновь растворяться. Затравочный кристалл обычно вырезается из большого монокристалла. [c.259]

Существует много методов выращивания кристаллов из жидких растворов, отличающихся друг от друга по способу создания пересыщения в растворе. Наиболее часто для выращивания тугоплавких веществ используют гидротермальный синтез и выращивание из растворов в расплавах солей. [c.369]

Наклонная линия, ограничивающая область применения метода кристаллизации при изменении температуры при растворимостях около 200 г/100 г растворителя, проведена по тем соображениям, что при таких концентрациях целесообразнее применять другие методы выращивания, так как иначе на приготовление раствора расходуется большое количество вещества. Ограничивающая линия оказывается наклонной потому, что чем больше растворимость, тем при больших температурных коэффициентах растворимости нецелесообразно применять данный метод. Так, йодноватую кислоту и сахарозу предпочтительнее выращивать не методом кристаллизации при изменении температуры, а методами при испарении раствора или концентрационной конвекции. [c.119]

Другие методы выращивания из растворов [c.216]

Существует несколько других методов выращивания кристаллов из растворов, однако применение их для выращивания органических кристаллов ограниченно. Одним из них является электроосаждение, которое пригодно только для соединений, подвергающихся ионизации в растворе. Главное применение этого метода состоит в получении монокристаллических слоев, обычно металлических, на различных материалах, играющих роль электродов. [c.216]

Выращивание кристаллов другим методом осуществляется в потоке (рис. 3). При вращении мешалки создается поток жидкости, движущейся со скоростью 2— 2,5 м/с, за счет чего и идет перемешивание. Этот метод применим для получения кристаллов плохо растворимых веществ (серы в толуоле и др.) или образующих мелкие кристаллы. Насыщенный горячий раствор наливают в сосуд и включают мешалку. Охлаждение раствора осуществляется за счет естественной теплоотдачи. [c.7]

При выращивании из водных растворов, так же как и во всех других методах выращивания из растворов, задача состоит в том, чтобы достичь пересыщения раствора без спонтанного образования зародышей, а затем установить нужное пересыщение и тем самым соответствующие скорости роста, при которых уже возможен контролируемый рост на затравке [c.273]

Когда кристаллизация идет при комнатной температуре, проще всего повысить стабильность температуры в кристаллизаторе, увеличив его тепловую инерцию. Это может быть достигнуто увеличением объема раствора, или помещением кристаллизатора в сосуд с большим количеством воды (10—100 л), или устройством вокруг кристаллизатора теплоизолирующей рубашки из асбеста, песка и т. п. Применение таких мер целесообразно в том случае, если отклонения температуры от средней в лаборатории кратковременны (изменение температуры продолжается не более десятков минут или первых часов) и невелики. В этих случаях колебания температуры в кристаллизаторе по сравнению с колебаниями температуры в лаборатории существенно уменьшены по амплитуде. При медленных (суточных) изменениях температуры в лаборатории такое пассивное термостатирование малоэффективно. Но оно применяется довольно часто при выращивании кристаллов, имеющих слабую зависимость растворимости от температуры, при химической реакции в условиях встречной диффузии и выращивании мелких кристаллов другими методами, когда не предъявляется высоких требований к качеству кристалла. Кристаллизаторы с пас- [c.161]

За последнее десятилетие быстро развилась техника выращивания иа расплава больших полупроводниковых неорганических кристаллов теперь эта техника уже широко применяется для приготовления многих органических кристаллов. Выращивание из расплава имеет ряд преимуществ перед другими методами. Во-первых, возможная скорость роста из расплава в общем гораздо выше, чем из раствора или из пара, так как твердое вещество в рас- [c.223]

Хотя выращивание кристаллов из расплавленных металлов при высоких давлениях и температуре не является методом, нашедшим широкое применение, ясно, что если другие методы недоступны, а нужный кристалл имеет малую растворимость, то эту растворимость можно увеличить, применяя высокие давление и температуру до такой степени, при которой становится возможным рост из раствора. Например, кварц из-за низкой растворимости нельзя выращивать из растворов при обычных условиях, но уже при давлениях около 1000 атм и температурах до 400° он выращивается из щелочных растворов со скоростью примерно 2,5 мм в сутки [97]. Аналогичным образом органические вещества, физические свойства которых не позволяют получать кристаллы обычными методами, могут, по-видимому, давать кристаллы из органических растворителей при высоких давлении, и температуре. [c.239]

Стоит упомянуть две разновидности этих методов, которые незаменимы при получении некоторых кристаллических веществ. Одной из них является гидротермальный метод, который состоит в том, что слабо растворимое в обычных условиях вещество растворяют в замкнутой системе при высоком давлении и температуре. Интересный пример применения данного метода —выращивание крупных кристаллов кварца. 5102 мало растворим в воде при обычных условиях, но при давлении 20 ООО атм и температуре / 400° он хорошо растворяется в 1 М растворе МаОН. Температурный градиент в автоклаве обеспечивает растворение кварца в одной зоне автоклава и кристаллизацию его на подготовленной затравке в другой зоне этим методом получают монокристаллы весом до килограмма. Пока метод не нашел широкого распространения, но он очень перспективен, особенно если учесть возможность использования неводных растворителей. Другой разновидностью является применение неорганических ионных солей в качестве высокотемпературных растворителей для тугоплавких веществ. Этот метод носит название раствор в расплаве . Он нашел применение, например, для получения кристаллов ферри- [c.211]

Разные методы выращивания кристаллов в многокомпонентных системах, содержащих жидкую фазу, имеют так много общего, что естественно все их рассматривать в одной главе. Поскольку при таких методах сверх кристаллизующейся фазы всегда имеются дополнительные компоненты, им присущи все недостатки, связанные с ростом в многокомпонентных системах (см. гл. 2, особенно разд. 2.10). Но эти методы дают и определенное преимущество, связанное с низкими температурами процессов (см. разд. 2.1). Поскольку кристаллы выращиваются из многокомпонентной жидкости, их рост во всех случаях можно рассматривать как кристаллизацию из раствора. И действительно, основные различия разных методов носят технический, а не принципиальный характер и связаны с типом применяемого растворителя. В конце главы мы остановимся также на некоторых других методах, тесно примыкающих к методам выращивания из растворов. [c.271]

Если выращивание за счет испарения необходимо вести при повышенных температурах, а скорость роста нужно ограничить, то можно взять колбу с пробкой, через которую пропущена стеклянная трубка, вытянутая в капилляр нужного диаметра. Во всех методах выращивания за счет испарения проблемой является чрезмерно интенсивное образование зародышей у поверхности раствора. Иногда применяют вазелиновое масло, покрывающее внутренние стенки банки как раз над поверхностью раствора и препятствующее образованию кольца паразитных кристаллов, зарождающихся здесь и растущих в направлении верхней части банки. Такой рост обусловлен тем, что раствор поднимается за счет капиллярных сил по кристалликам и затем испаряется в верхней части кольца зародышей. Если растворимость не соответствует нужной величине или если скорость испарения слишком велика или слишком мала, то вместо воды можно взять другой растворитель или смесь растворителей. [c.282]

Метод выращивания кристаллов из раствора, при котором в качестве растворителя используются расплавленные металлы, как и другие процессы выращивания из растворов, имеет свои преимущества и свои недостатки. Монокристаллы многих металлов и полупроводников выращены таким методом. Ранее (разд. 4.4) уже говорилось о применении расплавов переходных металлов в качестве растворителей графита при кристаллизации алмаза. При кристаллизации алмаза пересыщение создают за счет растворения метастабильной в условиях опыта фазы (графита), более растворимой, чем устойчивая в условиях опыта кристаллизуемая фаза (алмаз). [c.331]

Наибольшее распространение получили методы выращивания монокристаллов ферритов из растворов в расплавах и гидротермальный метод. Из растворов выращено множество монокристаллов ферритов как простых, так и сложных (многокомпонентных) составов. К гидротермальной же кристаллизации, как правило, прибегают тогда, когда при нормальном давлении не удается получить ферриты с требуемым замещением (катионным составом). В других же случаях малые скорости роста, трудности контроля процесса кристаллизации и сложность используемого оборудования, свойственные гидротермальному методу, делают предпочтительным метод кристаллизации из раствора в расплаве. [c.128]

Удобен метод выращивания комнатных растений на искусственных заменителях почвы с использованием питательных растворов-гидропоника. Гравий, керамзит или другой заменитель почвы с размером частиц от 3 до 15 мм хорошо промывают и дезинфицируют 0,3%-ным раствором серной кислоты, снова промывают и засыпают в горшок, куда затем сажают растение. Горшок должен иметь отверстие, еще лучше-несколько отверстий на дне и нижней части стенок. Затем горшок с растением помещают в другой сосуд, наполовину заполненный питательным раствором, уровень которого поддерживают на одной отметке, доливая воду. Питательный раствор меняют один раз в месяц летом и один раз в полтора месяца зимой. Для приготовления питательного раствора используют Полное минеральное удобрение с микроэлементами марки Б, которое растворяют в воде из расчета 16 г (неполная столовая ложка) на 10 л воды. [c.148]

Методы выращивания кристаллов из легированного расплава и из раствора в расплаве принципиально не отличаются друг от друга. Однако имеется количественная разница концентрация примесного элемента в расплаве во втором случае может быть настолько высокой, что он оказывается основным компонентом, а не добавкой. В результате термины растворенное веи ество и растворитель теряют смысл или изменяют свое значение, причем примесный элемент становится растворителем, а кристаллизуемое вещество — растворенным веществом. Примерами в этом отношении могут служить процессы кристаллизации фосфида индия из раствора фосфора в расплавленном индии [171], карбида кремния из растворов углерода в кремнии [172], се- [c.42]

Монокристаллы получают при медленном выращивании их из расплава. Этим путем могут быть выращены кристаллы размерами от 0,1 до 10 мм. К другим методам получения монокристаллов относятся метод сублимации, который может быть использован для получения кристаллов субмикронной толщины, и метод медленной кристаллизации из раствора или застывающего расплава между пластинами из стекла или кварца, дающий кристаллы размерами примерно от 1 до 50 мк. Толщины тонких кристаллов определяют по интерференционной картине. Толщины, большие 1 мк, могут быть измерены с помощью поляризационного микроскопа по методу счета интерференционных колец между скрещенными поляризаторами в сильно сходящемся пучке или с помощью кварцевого оптического клина. Затвердевание расплава между кварцевыми пластинками дает поликристаллические образцы, но могут быть найдены и отмечены области, ориентированные как монокристаллы [141, 178]. [c.84]

Искусственные монокристаллы кварца и других минералов синтезируют из гидротермальных растворов методом температурного перепада, основанном на температурной зависимости растворимости получаемого минерала в водных растворах. Наибольшее применение при выращивании кварца нашли слабоконцентрированные содовые и щелочные растворы. Для выращивания кварца и его разновидностей, а также ряда других минералов могут также применяться фторидные, кислотные и некоторые другие растворы. В любом случае используемая рабочая среда должна обеспечивать достаточное абсолютное значение растворимости для выращивания минерала. [c.198]

Так же как и в методе, используемом Фарбениндустри , для предотвращения зарождения большого числа мелких кристаллов необходимо отделить реагенты друг от друга. Окиси бериллия и алюминия помещают в нижнюю часть реакционного объема, а кремнезем — в Сетчатый контейнер вблизи поверхности раствора. Затравочные кристаллы подвешивают на проволоке в средней части, где они растут со скоростью 0,3 мм в день, то есть значительно быстрее, чем при выращивании кристаллов из раствора в расплаве. Максимальные скорости роста, достигающие 0,8 мм в день, отмечались, когда приготавливали очень кислый раствор. Размер выращиваемых кристал- ов ограничен вн>тренними габаритами сосуда высокого давления, так к, применяя этот метод, нельзя добавить питающий материал без Охлаждения раствора и сброса давления. Однако те же затравки О жно помещать в новый раствор три или четыре раза. Более высокие скорости роста при использовании гидротермального синтеза возмож- [c.57]

Для определения принадлежности дрожжей к тому или иному Р.ИДУ используют методы, изложенные на стр. 499. Основным методом является выращивание их на разных специальных средах. Например, чистые культуры дрожжей выращивают 1) на дрожжевой воде с двухпроцентными растворами различных сахаров — глюкозой, галактозой, сахарозой, лактозой и др. 2) на синтетических средах с различными источниками азотистого питания — пептоном, сернокислым аммонием, нитратами 3) на других твердых средах. [c.538]

Существует множество модификаций и сочетаний этих основных приемов ионный обмен, нейтрализация раствора силикатов выращивание. Так как устойчивость образующегося золя зависит от концентрации электролитов в растворе и от его собственной концентрации, то удаление электролита необходимо сочетать с добавлением новых порций питателя. При необходимости получения очень чистых золей, свободных от примесей, главным образом от посторонних катионов, используются другие методы получения растворов кремневой кислоты. Это гидролиз Si U с последующи удалением образующейся НС1, гидролиз алкилсиликатов в воднО-органических смешанных растворах. Очень чистые кремнезол образуются при прямом взаимодействии порошка металлического [c.76]

Выращивать кристаллы в однокомпонентной системе по многим причинам предпочитают из расплава. По существу такое выращивание представляет собой контролируемую кристаллизацию, т. е. более простой и легче управляемый процесс, нежели другие методы выращивания. По-видимому, рост по механизму жидкость— кристалл (ЖК) представляет собой самый распространенный процесс промышленного выращивания монокристаллов. Этот метод начали изучать раньше других (не считая кристаллизации из водных растворов) и исследовали, по-видимому, интенсивнее всего. Может показаться, что метод выращивания из расплава способен удовлетворить все потребности ученых и практиков в кристаллах, но это, разумеется, неверно, так как многие вещества не удается выращивать из их собственных чистых расплавов. Это может объясняться следующими причинами [c.174]

Одной из разновидностей наноюлокон являются нитевидные кристаллы или монокристаллические волокна, называемые усами. Диаметр волокон составляет от единиц до нескольких десятков нанометров, а их длина может достигать нескольких миллиметров. Нитевидные металлические кристаллы чаще всего выращивают методом конденсации паров из газовой фазы в атмосфере разряженного инертного газа. Существуют и другие методы выращивания нитевидных кристаллов из газовой фазы, растворов, твердой фазы и др. [c.19]

Как уже отмечалось, в настоящее время в промышленно развитых странах крупные бездефектные кристаллы кварца для радиоэлектронной техники выращивают в гидротермальных условиях методом температурного перепада в стальных автоклавах, емкость которых может достигать нескольких тысяч литров. В качестве растворителей используют водные растворы гидроокисей и карбонатов щелочных металлов (преимущественно натрия и калия) с массовым содержанием от 3 до 15%. Разработан также способ выращивания кристаллического кварца во фторидных системах с использованием водных растворов фтористого аммония при концентрациях от 5 до 20 %. Синтез проводится в широком интервале давлений (50—2000-10 Па) и температур (250— 450 °С). Поскольку большинство из указанных растворителей являются химически агрессивными (особенно при повышенных параметрах), в ряде случаев возникает необходимость защиты внутренней полости автоклавов от коррозии с помощью специально сконструированных футеровок из материалов, устойчивых к воздействию среды. В результате коррозии стенок автоклава, а также растворения шихтового поликристаллического природного кварца в гидротермальный раствор поступают различные ионы, которые захватываются растущими кристаллами кварца. К другому источнику примесей можно отнести также минералообразующую среду, включения которой часто обнаруживаются в кварце. [c.175]

ЛИ объявят о выпуске этого материала. В апрельском 1978 г. выпуске Лэйпидари джорнел КЦ рекламировала фирма Делтроник . Уменьшить стоимость КЦ и увеличить производство ее кристаллов, отвечающих по качествам требованиям геммологов, пытаются путем применения других методов синтеза. Возможно получение КЦ из раствора-расплава, поскольку уже испытано несколько солевых растворителей, пригодных для выращивания кристаллов, однако медленные скорости роста—существенная помеха для экономически выгодного способа, конкурирующего с технологией выращивания из расплава. Делаются попытки найти альтернативные способы достижения высоких температур, например, с помощью мощных ламп и лазеров или ионизированной плазмы. Можно полагать, что популярность КЦ приведет к изучению и других материалов с высокой точкой плавления как возможных заменителей алмаза. [c.103]

Другой метод состоял в определении толщины кристалла 1 по среднечисловой молекулярной массе кристаллических фрагментов, оставшихся после травления (М ), что позволяло определить / но значению разности 1—1 [45]- Результаты проведенных расчетов для отожженных образцов монокристаллов (выдержка при 125 °С в течение 1,2-10 мин) сопоставляются с аналогичными данными для блочной пленки, приведенными в табл. П1.2. Для монокристаллов, нолученных выращиванием из 0,5%-ного раствора в ксилоле нри 85 °С в течение 15 ч нефракционированного образца полиэтилена, получено значение / = 12, которое существенно меньше, чем для [c.233]

Если необходимо получить монокристаллы, то прежде всего обращаются к обычным методам выращивания кристаллов из раствора, расплава или сублимацией. Часто, однако, эти методы оказываются непригодными, так как вещество либо не растворяется, либо термически неустойчиво и разлагается ниже точки плавления. В таких случаях часто можно применить какую-либо транспортную реакцию. Это относится, например, к ок-сихлоридам, о которых говорится ниже (см. раздел 3.4.1). Но даже тогда, когда кристаллы вещества могут быть получены одним из обычных- способов, может оказаться более выгодным транспортный способ, дающий возможность использовать более низкие температуры или получать кристаллы другой формы. [c.108]

Как и следовало ожидать, на смену этому методу, в котором из двух молекул уксусной кислоты образуется только одна молекула ацетона, вскоре пришел другой метод — ацетоновая ферментация углеводного сырья, например мелассы (процесс Вейзманна). Отличительной особенностью нового метода было одновременное получение ацетона и бутанола-1 в равном весовом соотношении. Процесс состоял из четырех стадий выращивание культуры, стерилизация мелассы, ферментация и дистилляция. К стерилизованной глюкозе добавляли чистую культуру микроорганизма, выращивали ее в течение суток при температуре 30 °С и переносили в стерилизованный раствор, содержащий мелассу, сульфат аммония и буфер. В процессе ферментации, продолжающемся приблизительно 2 суток, pH поддерживали на уровне 5—7 путем добавления водного аммиака. Реакционную массу с концентрацией продуктов около 2% перегоняли с водяным паром и получали дистиллят, содержащий 50% продуктов. Обычно выход ацетона и бутанола-1 составлял 28—33% от веса сахара, присутствующего в мелассе. [c.210]

Другой стороне проблемы роста кристаллов — практической, посвящены 4—7 главы монографии Р. А. Лодиза. Автор излагает здесь материал таким образом, чтобы вооружить читателя логикой выбора наиболее подходящего метода для выращивания нужного кристалла. В основе такой логики лежит физикохимическая сущность явлений роста, которая и сделана стержнем изложения. Р. А. Лодиз обсуждает все основные методы и методики выращивания — из расплавов, растворов и газовой фазы (в том числе с участием химических реакций), а также путем рекристаллизации в твердой фазе и полиморфных превращений. Изложение основных методов выращивания следует единой для всей книги схеме 1) физико-химические основы и общая характеристика метода, показания и противопоказания для его использования, 2) аппаратура, обычно в виде принципиальных схем и 3) способы получения конкретных кристаллов и их характеристики. Осуществляя эту схему, автор концентрирует внимание прежде всего на качественном описании явлений ростг кристалла и дает ориентировочные численные параметры процесса. Технологические приемы также увязываются с процессами роста и образования дефектов. Весь этот обширный, в известной степени энциклопедический материал изложен интересно, ясно, очень по-деловому и с большим педагогическим мастерством. Автор не стремится к скрупулезному описанию [c.6]

Можно думать, что метод жидкофазной эпитаксии будет находить все более широкое применение при выращивании кристаллов из растворов. Логическим продолжением метода выращивания с использованием жидких металлических растворителей служит зонная плавка с градиентом температуры, которая рассматривается в разд. 7.6. Смакула [114] приводит список ряда других кристаллов, выращенных из растворов в жидких металлических растворителях. [c.334]

Главным недостатко.м метода выращивания монокристаллов кремния из кварцевых тиглей является то, что расплав кремния довольно ишенсивно растворяет кварц по реакции ЗЮг-Ь -[- ->2510. Моноокись растворяется в расплавленном кремнии, и таким образом кислород вводится в расплав. Парциальное давление паров моноокиси достигает при температуре плавления кремния десятков мм рт. ст., и поэтому часть ее улетучивается со свободной поверхности расплава и оседает на холодных частях установки Другая же часть кислорода захватывается растущим кристаллом, с некоторым характерным коэффициентом распределения (Л о = 0,5). При плавке в вакууме количество испаряющейся из расплава моноокиси увеличивается, а соответственно уменьшается захват кислорода кристаллом. [c.426]

Для получения карбида кремния полупроводникового качества необходима высокая чистота синтезируемого материала и изготовление его в виде монокристаллов. Методы выращивания из расплавов в данном случае неприменимы (Si интенсивно возгоняется до достижения точки плавления при Гa 2500°С), поэтому возможны методы выращивания из паровой фазы и из растворов. Было показано, что кристаллы Si можно выращивать из его растворов в хроме, никеле и других металлах. Однако при этом кристаллы невоспроизводимы по свойствам и геометрии. Основным методом получения монокристаллов Si яв- [c.447]

Как и во всех других случаях, выращивание кристаллов из расплавов стехиометрического состава (или близкого к нему) обладает тем преитлуществом, что процесс достаточно производителен и имеется возможность очистки синтезированного материала зонной плавкой. Методы выращивания из растворов и из паровой фазы имеют весьма малую производительность, а чистота получаемого материала определяется чистотой исходных материалов. Однако в этих последних методах степень загрязнения материала ниже, чем г ри выращивании из расплавов, а однородность материала может быть значительно выше. [c.473]

Обобщены современные представления о природных слоистых и волокнистых силикатах, описаны их свойства и применение в промышленности. Изложены теоретические основы и методы синтеза слюд, асбестов и муллита в СССР и за рубежом рассмотрены применяемая аппаратура и вопросы производства. Осве щены результаты работ по выращиванию твердых растворов между нттриево-алюминиевыми и лантанидна-алюминиевыми гранатами. Рассмотрены вопросы получения бирюзы, жадеита, сапфира и других самоцветов. [c.2]

Успешный синтез Годена был воспроизведен рядом других французских и немецких химиков, экспериментировавших с различными солями в качестве компонентов для получения рубина. Работы того времени заложили основы метода получения кристаллов, который теперь известен как выращивание с флюсом или, по терминологии специалистов, кристаллизация из раствора в расплаве. Этот метод основан на растворении материалов с высокой точкой плавления в растворителе, или флюсе , имеющем значительно более низкую точку плавления. Кристаллы тугоплавкого компонента получают путем охлаждения раствора-расплава или испарением растворителя аналогично тому, как кристаллы сульфата меди образуются нз водного раствора. Получение кристаллов рубина стало возможным только благодаря тому, что было уже известно, что рубин состоит нз окиси алюминия и примеси окиси хрома, придающей ему красный цвет. [c.23]

В принципе выращивать прозрачные, бесцветные кристаллы рутила можно раствор-расплавным способом при температурах существенно ниже точки плавления. Действительно, во многих сообщениях о выращивании кристаллов с использованием различных плавней говорилось о синтезе бесцветного или почти бесцветного рутила. Недостаток же этого метода в том, что рутнл растет в виде игольчатых кристаллов, которые непригодны для огранки, хотя они могут найти другое применение. Наиболее крупные, выращенные этим методом Кристаллы имеют размеры 10x3x3 мм [5], и хотя получают и более длинные кристаллы, они все равно имеют малый диаметр. [c.91]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология