原子晶体(共价晶体)的原子或分子共享它们的价电子(共价键)。钻石、锗和硅是重要的共价晶体。金属晶体是金属的原子变为离子,被自由的价电子所包围,它们能够容易地从一个原子运动到另一个原子,可形象的描述为沉浸在自由电子的海洋里(金属键)。当这些电子全在同一方向运动时,它们的运动称为电流。分子晶体的分子完全不分享它们的电子。它们的结合是由于从分子的一端到另一端电场有微小的变动。因为这个结合力很弱(范德华力和氢键),这些晶体在很低的温度下就熔化,且硬度极低。典型的分子结晶如固态氧和冰。 在离子晶体中,电子从一个原子转移到另一个原子。共价晶体的原子分享它们的价电子。金属原子的一端有少量的负电荷,另一端有少量的正电荷。一个弱的电引力使分子就位。 用来制作工业用的晶体的技术之一,是从熔液中生长。籽晶可用来促进单晶体的形成。在这个工序里,籽晶降落到装有熔融物质的容器中。籽晶周围的熔液冷却,它的分子就依附在籽晶上。这些新的晶体分子承接籽晶的取向,形成了一个大的单晶体。蓝宝石和红宝石的基本成分是氧化铝,它的熔点高,制成一个盛装它的熔液的容器是困难的。人工合成蓝宝石和红宝石是用维尔纳叶法(焰熔法)制成,即将氧化铝粉和少量上色用的钛、铁或铬粉,通过火焰下滴到籽晶上。火焰将粉熔解,然后在籽晶上重新结晶。 生长人造钻石需要高于1600℃的温度和60000倍大气压。人造钻石砂粒小且黑,它们适宜工业应用。区域熔化过程用来纯化半导体工业中的硅晶体。一个单晶体垂直悬挂在硅棒的顶端上。在两者接触处加热,棒的顶端熔化,并在单晶体上重结晶,然后将加热处慢慢地沿棒下移。 缺陷 分类 晶体缺陷各种偏离晶体结构中质点周期重复排列的因素,严格说,造成晶体点阵结构周期势场畸变的一切因素。 如晶体中进入了一些杂质。这些杂质也会占据一定的位置,这样破坏了原质点排列的周期性,在二十世纪中期,发现晶体中缺陷的存在,它严重影响晶体性质,有些是决定性的,如半导体导电性质,几乎完全是由外来杂质原子和缺陷存在决定的,许多离子晶体的颜色、发光等。另外,固体的强度,陶瓷、耐火材料的烧结和固相反应等等均与缺陷有关,晶体缺陷是近三、四年国内外科学研究十分注意的一个内容。 根据缺陷的作用范围把真实晶体缺陷分四类: 点缺陷:在三维尺寸均很小,只在某些位置发生,只影响邻近几个原子。 线缺陷:在二维尺寸小,在另一维尺寸大,可被电镜观察到。 面缺陷:在