20世纪初，红宝石和水晶的生长研究是人工合成晶体的开端。近几十年，在电子技术、激光技术的推动下，晶体的人工生长技术取得了很大进步。目前，人们不仅能合成几乎所有天然晶体，而且还能合成大量自然界没有的新晶体，大大促进了高新技术的发展。

1.理想的晶体生长体系

为便于选择最佳方法生长晶体，首先介绍一下能够生长优质晶体的理想体系。这种体系应具备如下条件：①晶体为单质或同成分共熔化合物或同成分升华化合物。满足此条件易获高质量单晶。②对熔体生长，原料在生长温度具有低的蒸气压，这可使晶体在高真空下生长，减少环境污染，利于生长高完整性晶体。对气相生长，原料在生长温度具有高蒸气压，这能提高晶体生长速率，降低成本。③对熔体生长，晶体具有低熔点。这可节省功率、减轻环境污染。对气相生长，晶体具有适中的升华温度。④晶体具有高的导热率，这有利于散发结晶潜热，提高生长速率。⑤晶体结晶潜热小，这将加速晶体生长。⑥在生长温度与室温之间，晶体无相变。

表6.2　晶体生长方法分类

一种晶体常常可以用不同生长方法从不同生长体系中合成。故应选用能满足或部分满足理想条件的生长方法和体系。必要时可适当改变原料配方、体系的温度或压强等参数，使之接近理想条件。当然，现代技术可能对人工晶体提出一些特殊要求，例如聚片多畴，超晶格结构等。这种问题常常只需调整技术细节即可解决。首要的问题是选准合适的生长方法。

2.晶体生长技术的分类与发展

（1）分类　按照环境相的不同可将重要的晶体生长技术归纳为表6·2。(www.daowen.com)

（2）发展趋向　纵观晶体材料发展的历史和现状，可将晶体生长技术的发展趋向大致分为如下几点：

①提高晶体的完整性。电子技术、半导体技术和激光技术的飞速发展迫切需要高完整性的晶体材料。相应的晶体生长工艺必须严格控制晶体中的杂质和缺陷。从理论上讲，杂质和大部分缺陷能够人为控制，但明显影响晶体性能的生长条纹（Growth Striation），在地球的生长环境中是无法消除的，因地球引力的作用，流体对流和溶质偏析是不可避免的。为此人们考虑将晶体生长系统移到微重力环境中。美国在70年代发射成功的空间实验室中，重力只为地球上的万分之一，在该实验室内进行了Te：InSb晶体的重结晶生长。结果表明，在地面上生长时形成的严重生长条纹基本消失，晶体完整性得到极大提高。

我国于1987年在两颗返回式遥感卫星上作了晶体材料的生长实验，得到了火炬状GaAs单晶体。与地面上生长的样品相比，晶体完整性和纯洁度也都有很大提高。随着航天技术的发展和晶体生长设备的改进，在太空中生长晶体将逐渐具有商业意义。

②提高晶体的可利用性。为降低晶体成本和提高其利用率，生长大尺寸的晶体始终是晶体生长工作者追求的重要目标之一。60年代中期研制成功的压电与非线性晶体LiNbO3和LiTaO3，现已具工业规模生产，晶体直径达8cm、10cm个别超过20cm；我国生产的白宝石直径23cm，重量超过20kg。

③晶体异形化、低维化。这种趋势近年更加明显。例如，用常规焰熔法生长红宝石，得到的是块状梨晶。对工艺稍作改进便可得到片状、管状和圆盘状晶体。又如在通常生长三维晶块的提拉系统中加上特定形状的导模，可生长出二维薄片、一维细丝以及其他形状的异形单晶，而且能一次生长若干片（条）。随着纤维晶体应用的扩展，高均匀性晶体纤维的生长研究相当活跃。

④增加晶体的功能性。为增加新的功能，需人为地改变晶体的组成与结构。例如，LiNbO3晶体具有良好的电光与倍频特性。掺杂后生长的Nb：Mg：LiNbO3晶体又增添了激光发射功能和高抗光伤性能，是制作自倍频器和自调Q器件的理想材料。对该材料的研究是目前的热门课题。又如在晶体中制作聚片多畴以改善其调制特性：在衬底上生长多层结构的晶体（如GaxAl1-xAs以增加其功能。研究和制备这类晶体，对生长技术的发展无疑将产生积极影响。

⑤增强晶体生长的重复性。要做到这一点，除要求晶体原料规范化外，还需要晶体生长控制自动化，精密化、程序化。这可以说是晶体生长技术发展的一个带有长期性的方向。