烏克蘭生產出最大尺寸鎢鉬單晶

近日有消息稱，烏克蘭國家科學院巴頓所開發出了金屬異形單晶培養技術，培養出了世界上最大尺寸的鎢、鉬單晶樣品。這些單晶用於大尺寸單晶軋件和零件生產，可用於太空船電源裝置中，作為重型雷射器鏡面等。

什麼是單晶，即結晶體內部的微粒在三維空間呈有規律地、週期性地排列，有一定大小的理想單晶在自然界中是極為罕見的，所以理想的單晶一般都是實驗室中生產。單晶在我們身邊較熟悉的應用就是太陽能電池單晶矽。

為什麼單晶或多晶的製成總會出現“培養”或“生長”字眼，這是因為自然界中物質的存在狀態有三種:氣態、液態、固態，要從液態轉變為固態的過程首先要成核，然後生長，這個過程叫晶粒的成核長大。晶粒內分子、原子都是有規則地排列的，所以一個晶粒就是單晶。多個晶粒，每個晶粒的大小和形狀不同，而且取向也是淩亂的，是多晶。

鎢和鉬是血緣相近的堂兄弟，它們的性質相近，很多制取方法也類似，尤其是鎢，具有優異的光學性能，鎢家族有許許多多明星級的閃爍晶體，如鎢酸鉛、鎢酸鋅、鎢酸鎂、鎢酸鎘、鎢酸鋇都是被廣泛應用於的高新科技領域的閃爍晶體。

晶體的培養方法主要有提拉法和坩堝下降法，但是，培養大尺寸的晶體是非常困難的事，更不用說單晶了。值得一提的是，在世界規模最大的科學計畫——歐洲核子研究中心大型強子對撞機（LHC）上，我國的上海矽酸鹽研究所為CMS電磁能量器提供近5000根大尺寸鎢酸鉛晶體，不過這5000根晶體是歷時五年才陸續完成。

據報導，巴頓研究所培養出20×160×170mm的大尺寸鎢鉬單晶薄片，是採用了等離子體感應加熱法，該技術不僅可以用於培養大尺寸單晶薄片、大直徑單晶棒，還可用於培養大尺寸單晶盤和單晶管。預計每年可培養約500公斤的單晶鎢或者1000公斤的單晶鉬。等離子體感應加熱法技術在我國也有類似應用，主要用於太陽能電池單晶矽的培養，相信不久的將來，我國的科研工作者應該也能很快吃透這門生產大尺寸鎢鉬單晶的最新技術。

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