晶体生长层生长理论

晶体生长层生长理论科塞尔(Kossel,1927)首先提出,后经斯特兰斯基(Stranski)加以发展的晶体的层生长理论亦称为科塞尔—斯特兰斯基理论

它是论述在晶核的光滑表面上生长一层原子面时,质点在界面上进入晶格"座位"的最佳位置是具有三面凹入角的位置

质点在此位置上与晶核结合成键放出的能量最大

因为每一个来自环境相的新质点在环境相与新相界面的晶格上就位时,最可能结合的位置是能量上最有利的位置,即结合成键时应该是成键数目最多,释放出能量最大的位置

质点在生长中的晶体表面上所可能有的各种生长位置:k为曲折面,具有三面凹人角,是最有利的生长位置;其次是S阶梯面,具有二面凹入角的位置;最不利的生长位置是A

由此可以得出如下的结论即晶体在理想情况下生长时,先长一条行列,然后长相邻的行列

在长满一层面网后,再开始长第二层面网

晶面(最外的面网)是平行向外推移而生长的

这就是晶体的层生长理论,用它可以解释如下的一些生长现象

1)晶体常生长成为面平、棱直的多面体形态

2)在晶体生长的过程中,环境可能有所变化,不同时刻生成的晶体在物性(如颜色)和成分等方面可能有细微的变化,因而在晶体的断面上常常可以看到带状构造

它表明晶面是平行向外推移生长的

3)由于晶面是向外平行推移生长的,所以同种矿物不同晶体上对应晶面间的夹角不变

4)晶体由小长大,许多晶面向外平行移动的轨迹形成以晶体中心为顶点的锥状体称为生长锥或砂钟状构造

在薄片中常常能看到

然而晶体生长的实际情况要比简单层生长理论复杂得多

往往一次沉淀在一个晶面上的物质层的厚度可达几万或几十万个分子层

同时亦不一定是一层一层地顺序堆积,而是一层尚未长完,又有一个新层开始生长

这样继续生长下去的结果,使晶体表面不平坦,成为阶梯状称为晶面阶梯

科塞尔理论虽然有其正确的方面,但实际晶体生长过程并非完全按照二维层生长的机制进行的

因为当晶体的一层面网生长完成之后,再在其上开始生长第二层面网时有很大的困难,其原因是已长好的面网对溶液中质点的引力较小,不易克服质点的热振动使质点就位

因此,在过饱和度或过冷却度较低的情况下,晶的生长就需要用其它的生长机制加以解释

在晶体生长过程中,不同晶面的相对生长速度如何,在晶体上哪些晶面发育,下面介绍有关这方面的几种主要理论

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