一、属于溶质非保守系统的生长方法

属于溶质非保守系统的熔体生长方法如图2-13，其典型的是水平区熔法（horizontal zone melting），如图2-13（a）。材料置于水平舟内，水平舟可以移动，首先在籽晶和材料间产生熔区，然后以一定的速率移动水平舟，于是熔区就从舟之一端移至另一端，单晶体就生长完毕。在这个方法中溶质是非保守的，因为生长过程中在晶体-熔体系统中不断地加入了溶质（当熔区移动时，溶质是和材料一起熔化而进入熔体的）。

图2-13　属于溶质非保守系统的熔体生长方法

浮区区熔法（float-zone melting），如图2-13（b），基本上和水平区熔法相同。其差别在于晶体和材料间产生的熔区是靠熔体的表面张力维持的，因而不需坩埚，这样可以避免坩埚本身对熔体的污染，同时这种方法生长的晶体的熔点，不受坩埚熔点的限制。这种方法多用于生长高熔点氧化物单晶体、碳化物单晶体、难熔金属单晶体。其加热方式可用高频感应加热、电子束加热、弧像加热等。我们在1959—1965年间，曾用电子束浮区区熔方法生长了钼、钨、铌单晶体[6]。这个方法的缺点是热应力较大，晶体缺陷较多。

基座法，见图2-13（c），是浮区区熔法和提拉法结合而成的，它保持浮区区熔法的优点，并引入了提拉法的优点，可生长较浮区区熔法直径更大的晶体。

焰熔法（verneuil method），是最先投入工业性生产单晶体的方法，见图2-13（d），用氢氧焰产生高温，在温场中温度相当于晶体凝固点处置一籽晶。粉料由上面漏斗中以一定速率落下，在籽晶上形成熔体，熔体与晶体的界面就是温度为凝固点的等温面，固液界面之上的熔体温度高于晶体凝固点。此时以恒速缓缓下降晶体，熔体就不断结晶，粉料以相应的速率落下，补充熔体，以维持熔体的质量不变，于是就能稳定地生长晶体。在这种方法的生长过程中，溶质是和粉料一起不断地熔入熔体的，因此晶体-熔体系统中的溶质总质量是变化着的，所以是溶质非保守系统。用这种方法生长的晶体如红宝石和白宝石（α-Al2O3），这是工业规模生产的。尖晶石（Al2O3·MgO）、钛酸锶（SrTiO3）、氧化钛（TiO2）、钛酸钡（BaTiO3）等也可用此法生长。