作者  reitetsugou (小哆)                                   看板  Strix_aluco 
 標題  [學而] 材料名詞整理....吧                                              
 時間  Wed Apr 13 19:54:58 2011                                               
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Metallurgy 冶金

ore 礦石  gangue 脈石(非礦石的部分 經濟價值不高)

roasting(鍛燒, 通常會用在把硫化物燒出SO2 所以就有酸雨啦 不過很實用就是)

在鍛燒前可能會先經過浮選(froth floatation)

需要的礦石會用surfactant搞成疏水性 打氣泡進去就會浮起來 就可以收集起來了

cassiterite 錫石 SnO2    galena 方鉛礦 PbS   sphalerite 閃鋅礦 ZnS

smithsonite 菱鋅礦 ZnCO3

pyrometallurgy(就用燒的)  hydrometallurgy(酸洗之類的 把金屬弄出來)

borax 硼砂 Na2B4O7  borate 硼酸鹽(各式各樣....)

silicon(元素矽) silica(二氧化矽) silicate(矽酸鹽) silane(矽烷)

silicone(矽氧樹脂)  (最好不要這樣考.....)

sol-gel(凝膠法 從水解開始弄 最後可以鍛燒成高純度氧化物 作業anatase可以用這個)



硼化學

原料硼酸鹽類 borate---(酸洗)---> boric acid B(OH)3 脫個水--> B2O3(可以做硼玻璃
)

因為硼跟氟感情很好 所以加個有F- 的給他就會變成BF3

好像跟Cl 感情沒這麼好 所以要用Carbon + Cl2 ---> BCl3

兩個東西放在很多水裡面 水還是會卡上去又變回硼酸      上面兩個都是Lewis acid

既然 B-Cl 感情比較差一點 所以就有很多小三可以把他弄下來

像是   NaOR ---> 硼酯 B(OR)3 跟硼酸還是有一點點像

       RLi(carbanion)---> 既然碳都帶負電了 硼的特性又是缺電子 當然要上啊

       NH3 --> 卡上去 人家是Lewis base耶 當然要

    還原掉的話 (用H2, Mg也可) ---> B元素態  可以做其他半導體材料

BF3是很好的Lewis acid---> 本身就很好用

不過也是可以把他用hydride還原掉去做borane

=================================我覺得不會考這麼細分隔線=====================

固體的分類

單晶  多晶(polycrystalline) 不定型(amorphous) 薄膜

固態反應的重點: 缺陷 缺限 缺陷!!!!!!! 要有缺陷才會動

其實最重要的還是要會擴散  加溫或是多點接觸表面積囉(回想一下高溫超導體的實驗吧)


topotactic reaction: 就是說反應前後晶格有相呼應 所以反應會比較快
(加快nucleation速度這樣囉)


* 固態反應的種類 (牟教過的)

  用燒的(廢話 幾乎都要燒)

  Precursor Routes: 在水中兩個鹽類(草酸醋酸鹽之類的)共沉澱

        也是有點像sol-gel  很好用 但是高氧化態金屬不行  不好控制精確的計量化學

        可以做出平常不容易做出來的晶型

  Molten Salt Flux: 把鹽類融化當溶劑  用common ion可以控制不要有奇怪的不純物

        或是用大小差很多的鹽當作溶劑(B2O3)

        還可以用水洗(?) 把不純物洗掉(蛤....?)<---講義這樣說的....

  Metathesis reaction: 互換partner 設計成放熱反應 這樣就會自己給你換舞伴

        像是MgO CaO 之類的晶格能特大

  Intercalation: 通常是在片狀結構中間卡東西 (兼做氧化還原)

  Dehydration: 還是很像sol-gel 總之就是把水合膠體煮到脫水

        可以做到brookite (板鈦礦) 不容易做到的frame work

  Ion Exchange: 主要是拿來換 一價 離子

=========================真的很崩潰的材料化學....=============================

* 長晶的方法

1. Czochralski : 一邊旋轉一邊用拉的 拉出個大單晶

   可以用在半導體類的 Si Gr GaN  或是金屬 不能用在incongruent melting的鬼上

2. Zone melting: 把多晶融掉 從其中一邊開始降溫(再結晶) 弄成單晶就對了

   有Bridgeman(移動熱) 跟 Stockbarger(移動坩鍋)  i.e. GaAs

   還有一個Verneuil method 不過他是用氫氧焰燒到融 用滴的

   http://en.wikipedia.org/wiki/File:Flame_fusion_of_corundum.jpg

   這個就是用這個做出來的紅寶石

3. Chemical Vapor Transport: 把多晶變成氣體 再用逆反應把他重新結晶起來

4. Hydrothermal: 在過熱水裡面做再結晶

   可用在 氧化物 矽酸鹽(做石英 人造水晶) 碳酸鹽 X酸鹽 一大堆啦

   或是zeolite之類的

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* 做薄膜的方法

1. 固態的: 塗上去 燒結

2. 液態的

   spin coating: 塗上去 燒結

   LPD(liquid phase deposition): 慢慢的增加裡面的要沉積的物質

       ie FeOOH + F- ---> 溶 ---(+硼酸 把F吃掉)--->慢慢沉積出來

   CBD(chemical bath deposition):據說是最便宜的方法

3. 氣態的

   CVD  幾乎甚麼都可以做 單晶 多晶 磊晶 無定型

        矽 碳管 甚麼鬼的都可以做 還可以做鑽石薄膜

   MOCVD  (也可以叫做MOVPE 磊晶膜) 主要用來做3-5 2-6半導體

   LPCVD  可以少很多莫名的氣態反應 薄膜也會比較均勻 這是主流

4. MBE (用分子束去打的)---epitaxy