《晶体生长》教学大纲

发布者:钟芳发布时间:2016-12-07浏览次数:510

一、课程目的和要求:

通过本课程的学生的学习使学生掌握从事晶体生长工作的物理基础以及晶体生长的方法。也就是要了解晶体生长的机制和所遵循的基本规律。通过本课程的学习,使学生掌握晶体的基本生长方法,以及晶体生长所涉及的晶体生长过程中质量,热量的传输以及混合传输,界面,成核以及生长的动力驱动。为后续各类材料专业课程学习提供理论依据。

二、   教材和主要的参考书目

教材:1.《晶体生长的物理基础》,闵乃本著,上海科学技术出版社。

参考教材: 2.张克从,张乐潓 《晶体生长科学与技术》(上下册)科学出版社

 3.姚连增《晶体生长基础 》 中国科学技术大学出版社

 4.张克从著 《近代晶体学基础》 科学出版社

 5.劳迪斯(美)著   刘光照译 《单晶生长》 科学出版社

 6.  Hans J. Scheel,Tsuguo Fukuda.Crystal Growth Technology

 7.蒋民华 《晶体物理》山东科学技术出版社

 8.俞文海《晶体物理学》中国科技大学出版社

 9.肖定全 王民《晶体物理学》四川大学出版社

 10.方奇《晶体学原理》北京国防工业出版社


三 、 任课教师:姚淑华


四、  考试方式:

期末闭卷考试,占总成绩的70%,其中考试和平时作业占30%

各章节的基本内容和学时分配 (本课程共54学时)

绪论    (8学时)

    1. 材料的分类

    2. 琳琅满目的晶体

    3. 晶体的定义和基本性质

    4. 功能晶体及晶体生长技术


  1. 温场和热量传输(3学时)

      1.1炉膛内温场的描述

      1.2从能量守恒原理讨论晶体的生长工艺

      1.3坩埚中的液面位置及辐射屏对温场的影响

      1.4晶体生长过程中直径的惯性和直径的响应方程


  1. 溶质的分凝和质量的传输(9学时)

 2.1固溶体和溶液

 2.2溶液的凝固和平衡分凝系数

 2.3溶质浓度场和溶质守恒

 2.4溶质保守系统中的浓度场

 2.5溶质非保守系统中的浓度场


  1. 热量、质量的混合传输(3学时)

 3.1输运理论的基本方程

 3.2模拟

 3.3相似流动

 3.4坩埚中的自然对流

 3.5混合传输的相似性原理

 3.6生长过程中液流的转变与界面翻转

 3.7旋转流体中的液流

 3.8直拉法生长系统中熔体的区域近似

3.9边界层理论


  1. 界面稳定和组分过冷(5学时)

 4.1界面稳定性的定性描述

 4.2组分过冷形态学

 4.3产生组分过冷的临界条件

 4.4组分过热(熔化界面的稳定性)

 4.5界面稳定的动力学理论

 4.6非平衡态下的晶体生长


  1. 相平衡和相图 (9学时)

 5.1单元系的复相平衡

 5.2多元系的复相平衡

 5.3二元相图

 5.4相图的测定方法

 5.5相图的应用


  1. 界面的宏观性质与微观结构(4学时)

 6.1界面能和界面张力

 6.2界面交接

 6.3弯曲界面的相平衡

 6.4界面曲率对平衡参量的影响

 6.5晶体的平衡形状

 6.6邻位面与台阶的平衡结构

 6.7界面相变熵和界面的平衡结构


  1. 成核(4学时)

 7.1相变驱动力

 7.2亚稳态

 7.3均匀成核

 7.4非均匀成核

 7.5界面失配对成核行为的影响

 7.6晶体生长系统中成核率的控制


  1. 晶体生长动力学 (3学时)

 8.1邻位面生长-台阶动力学

 8.2奇异面的生长

 8.3粗糙晶面的生长

 8.4晶体生长形态学

期中考试 (3学时)

期末复习总结,答疑 (3学时)