• 宝石晶体
有极高的硬度、稳定性好、奇特的星彩闪光或艳丽颜色的晶体，是大家所熟悉的宝石 晶体。
重要的晶体
• 光折变晶体
当外界微弱的光照到这种晶体上时，晶体的折射率 会发生变化，形成极为特殊的折射率光栅
• 可以在3cm3的体积中存储5000幅不同的图像，并可以迅速显示其中任意一幅； • 可以把微弱的图像亮度增强1000倍； • 可以精密地探测出小得只有10-7米的距离改变； • 可以使畸变得无法辨认的图像清晰如初； • 可以滤去静止不变的图像，专门跟踪刚发生的图像改变； • 还可以模拟人脑的联想思维能力
指标
电子管计算机
微机
对比
体积/立方英尺 功耗/千瓦 重量/吨
全面平均故障时间
30,000 140 30
几个小时
0.001 0.0025 0.005 几年
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
～106 5.6×104 6.0×103 ～104
半导体器件的发展也经历了从电子管 半导体 超大规模集成电路的五代历程。
集成电路
大规模集成电路
重要的晶体
晶体的应用
• 闪烁晶体：
具有闪烁效应的晶体．广泛用于测量核辐射能量，20世纪80年代中，用坩埚 下降法生长的大尺寸锗酸铋晶体，取代掺铊的碘化钠晶体，成为性能最佳的 闪烁晶体，其他如氟化钡、氟化铈、氟化铅等正在研制中
晶体的应用
• 磁光晶体：
具有较大的纯法拉第效应，对使用波长的吸收系数低，磁化强度和磁导率高， 用于制作光隔离器、光非互易元件、磁光存储器及磁光调制器等
晶体的分析
• 1669
律
N. Steno
• 1848
构
A. Bravias
• 1885
引
Fedrov
• 1895 W. C. Roentgen
• 1912 M. von Laue
• 1914 Bragg父子
• 1927 C. J. Davisson
G. P. Thomson
晶面角守恒定
晶体空间点阵结
人工晶体的研究领域
• 人工晶体的合成及晶体的生长工艺 • 人工晶体的切磨抛镀等冷加工工艺 • 研究晶体生长设备和温度、生长速率等控制系统 • 研究晶体结构（晶胞参数、点阵、空间群、键参
• 压电晶体：
在外力作用下发生变形时，其表面 产生电荷效应的晶体．可制成换能器、 拾音器、振子以及传感器．最初采用 酒石酸钾钠一类水溶性晶体，现已为 性能优良的人工水晶、四硼酸锂、铌 酸锂、钽酸锂等取代
晶体的应用
• 激光晶体：
已获得有激光输出的晶体有数百种以上，但真正成为激光工作物质的主要是 红宝石、钇铝石榴石，对激光晶体的研究主要是向波长可调谐、高效率和大 功率（钇镓石榴石系列）、多功能的方向发展
诱导发射出的光子的一部分在红宝石2端平行的镜 面之间来回反射，使光强不断增幅即激光共振
当光强增强到一定程度，光从部分透过性的反 射镜面处逸出成为激光
重要的晶体
• 半导体晶体
半导体是指电阻率介于典型的金属和典型的绝缘体之间的一类物质，其电阻率在10-2至
107 欧姆/厘米之间。最常见的半导体晶体是周期表上第IV主族的硅(Si)和锗(Ge)，此外 还有III～V族的砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb)和II～VI族的硒化锌(ZnSe)等
晶体的应用
• 电光晶体：
在外加电场作用下折射率发生变化，从而使通过晶体的一束激光分解为两束 偏振方向相互垂直的偏振光，并产生一根位差效应的晶体．适用于激光的调 制和偏振．常用的电光晶体有铌酸锂、钽酸锂以及磷酸二氢钾（KDP）类晶 体
晶体的应用
• 声光晶体：
具有声光效应的晶体．主要有二氧化碲和钼酸铅，适用于激光的偏振和调制
重要的晶体
• 激光晶体
吸收足够的能 量之后能发出 一种特殊的强 光－－"激光"， 这种晶体叫做 激光晶体
首先用高压氙灯的强光照射红宝石使红宝石的原子 (蓝色小球)处于激励状态即反转分布
用特定波长的光照射红宝石，部分原子受激放出 光子(黄色小球), 最初光子的方向是随机的，大部 分光子逸出红宝石外，小部分光子激发其它原子 继续放出光子即诱导发射
晶体的应用
• 非线性光学晶体：
组成晶体的原子因外层电子在光作用下偏离其平衡位置而发生极化，常用的 有磷酸二氧钾类晶体、铌酸锂、铌酸钾以及偏硼酸钡、三硼酸锂晶体
晶体的应用
• 光折变晶体：
在光作用下可引起折射率变化的晶体，主要有钛酸钡、硅酸铋、铌酸锂、铌 酸钡钠等
晶体的应用
• 热释电晶体：
在外界温度变化时由其自发极化引起表面电荷效应的晶体，可用于制备热释 电探测器，主要有铌酸锂、钽酸锂等
230空间群的推
X射线 X射线衍 测定晶体结构 晶体对电子 的衍射
人工晶体的分类
人工晶体的分类 人工晶体按照功能不同，
可粗略分为半导体晶体，激光晶体，非 线性光学晶体，光折变晶体，闪烁晶体， 电光、磁光、声光调制晶体，压电晶 体，红外探测晶体，光学晶体，双折射 晶体，宝石晶体与超硬晶体等十二类
晶体的应用
• 晶体又有单晶体和多晶体之分。单晶体就
是由同一空间点阵结构贯穿晶体而成的； 而多晶体却没有这种能贯穿整个晶体的结 构，它是由许多单晶体以随机的取向结合 起来的。
晶体的基本性质
• 自范性
自范性是指晶体在适当条件下可以自发地形成几何多面体的性质。
• 均一性 • 各向异性
同一格子构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体 的性质也随方向的不同而有所差异，这就是晶体的异向性。
无机合成和制备化学课件
合成晶体
• 晶体概述 • 晶体的形成 • 合成晶体的方法与技术 • 晶体生长设备
晶体概述
• 什么是晶体 • 晶体的基本性质 • 晶体的分析 • 人工晶体的分类 • 晶体的应用 • 重要的晶体 • 人工晶体的研究领域
什么是晶体
• 物质是由原子、分子或离子组成的。当这
些微观粒子在三维空间按一定的规则进行 排列，形成空间点阵结构时，就形成了晶 体。因此，具有空间点阵结构的固体就叫 晶体 。
• 对称性
在晶体的外形上，也常有相等的晶面、晶棱和角顶重复出现。这种相同 的性质在不同的方向或位置上作有规律地重复，就是对称性。晶体的格 子构造本身就是质点重复规律的体现。
• 最小内能
在相同的热力学条件下晶体与同种物质的非晶质体、液体、气体相比较， 其内能最小。
• 稳定性
晶体由于有最小内能，因而结晶状态是一个相对稳定的状态。这就是晶 体的稳定性。