This paper addresses the crystal growth by using the evaporation of a saturated aqueous solution.

Study on Crystal Growth by the Evaporation of a Saturated Aqueous Solution

Se-Hun Kim ^∗

Faculty of Science Education, Jeju National University, Jeju 690-756, Korea (Received 6 October 2014 : revised 20 October 2014 : accepted 20 October 2014)

This paper addresses the crystal growth by using the evaporation of a saturated aqueous solution.

KH

2

PO

4

-type powder and distilled water were mixed in order to grow a crystal. We made a proto- type incubator device, instead of using commercial products, to investigate the crystal’s growth. A

‘⊥’ shaped ruler helped with the measurement of the change in the volume of the saturated aqueous solution in order to control the temperature and the humidity. The angle between the pyramidal faces (101) and the prismatic faces (100) of the grown KDP crystal was around 45

^◦

degree. The possible termination depended on the array of the negative H

2

PO

⁻₄

groups or K

⁺

ions in boundary.

We discussed the characteristics of the behavior of the crystal produced by using the home-built incubator.

PACS numbers: 01.40.E-, 61.50.Ah

Keywords: KH

2

PO

4

, Single crystal, Crystal structure, Crystal habit, Incubator

ƒ

º× D “ Ó Þu œ  ” Ö «®  o; c 8 ý” X ¢ + s ÇX N ËV R ËX ê s U ê s0 n É; c å ¾ ˔ X ¢ Ž ì ŏ Œ



™ »: cg Y @ ^∗

]

jÅ Ò@ /† < Ɠ § õ † < Ɠ §¹ ¢ ¤ õ  Ó ü t o “ §¹ ¢ ¤„  / B N, ] jÅ Ò 690-756

(2014¸   10 Z 4 6{ 9  ~ à Î6 £ §, 2014¸   10 Z 4 20{ 9  à º& ñ ‘ : r ~ à Î6 £ §, 2014¸   10 Z 4 20{ 9  > F  S X ‰& ñ )

‘ :

r ƒ  ½ ¨  H Ÿ í o6   xÓ  o 7 £ x µ 1 Ï\    É r à º6   xÓ  oZ O \  _ ô  Ç   & ñ $ í  © œ ~ ½ ÓZ O \  › ' a ô  Ç  7 Hë  H s  .   & ñ ¹ ¢ ¤$ í `  ¦ 0 A ô

 Ç @ / © œ Ó ü t| 9 “ É r KH

2

PO

4

>  ì  r ´ ú ˜`  ¦  6   x % i Ü ¼ 9 6   xÓ  o] j› ¸\  ¦ 0 AK  7 £ x À Óà º\  ¦  6   x % i  . 7 á x A _  r  ]

j¾ ¡ §  © œ\ O 6   x † ½ ӓ : r l \ " f ¹ ¢ ¤$ í ÷ &~     & ñ $ í  © œZ O  @ /’   D h\  v >  é ß –\ P  © œ  © œu \  ¦ f ” ] X  ] j Œ •  6   x % i  .

Ÿ

í o à º6   xÓ  o_   Òx    o\  ¦ › ' a8 £ ¤ l  0 A # Œ ‘⊥’ + þ A © œ_  Z  } s 8 £ ¤& ñ à ºé ß –`  ¦ ] j Œ • % i  . $ í  © œ  ) a KDP   

&

ñ _  pyramidal (101) €  õ  prismatic (100)€  _  “ § y Œ •• ¸  H €  • 45

^◦

„  Ê ê_  ° ú כ`  ¦ t  9 H

2

PO

⁻₄

Õ ª Ò

 ¨ õ  € ª œ„    K

⁺

s “ : r[ þ t s   â > \ " f C \ P   © œI \  _ ” > r † < Ê`  ¦ · ú ˜ à º e ”  . “ ¦¾ ¡ §| 9 _  é ß –  & ñ $ í  © œ`  ¦ ¹ ¢ ¤$ í

½

+ É Ã º e ” • ¸2 Ÿ ¤ “ : r • ¸ x 9  _ þ v • ¸\  ¦ ] j# Q½ + É Ã º e ”   H 8 £ ¤& ñ l  (è  HF K  )\  ¦ > hµ 1 Ïô  Ç Ê ê $ í  © œ  ) a   & ñ _  _ þ v$ í \  @ /

# Œ  7 H _  % i  .

PACS numbers: 01.40.E-, 61.50.Ah

Keywords: KH

2

PO

4

, é ß –  & ñ ,   & ñ ½ ¨› ¸,   & ñ _ þ v$ í , † ½ ӓ : r l 

∗

E-mail: spinjj@jejunu.ac.kr

1204

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License

(http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any

medium, provided the original work is properly cited.

I. " e  ] Ø

ì

ø ͕ ¸^ ‰, „  l , „   , \  -t , F  g † < Æ ™ è  (device)_  F « Ñ

 ÷ &  H ™ èF  (material)_  : £ ¤$ í \     „   í ß –\ O _   Ò

u _  à ºe ”  ‚ ½ ÓØ  ¦ s  ² ú ˜ | 9  à º e ”   [1]. ' ‘ é ß – „    ™ è  _

 > hµ 1 Ï\  e ” # Q" f „   F « Ñ_  ’  ™ èF  ƒ  ½ ¨ > hµ 1 ϓ É r B Ä º

×

 æ כ ¹ô  Ç 0 Au \  ¦ & h Ä » “ ¦ e ”  . Ä »ô  Çô  Ç $ 3 Ä »  " é ¶ _  “ ¦° ú ˜ õ

  Ö  ¦  Q Ê êÇ ¨r   " é ¶„   “ ¦– Ð “  ô  Ç " é ¶  § 4  \  -t \  ¦

@

/’  ½ + É ë ß –ô  Ç @ /^ ‰ \  -t  ™ èF _  µ 1 ÏÏ ã J 1 p x s  ‰ & ³F  Ä ºo 

¶ ú

˜“ ¦ e ”   H { © œ€   õ ] js  . I € ª œ„  t , ƒ  « ф  t , s Ú Ô o

× ¼ l Õ ü t 1 p x ’  F Ò q t \  -t \  ¦ ´ òÖ  ¦& h Ü ¼– Ð s 6   x   H ë  H ]

j  H [ j> & h “   › ' a d ”  s  . $ 3 ò ø Í, $ 3 Ä », …  ;ƒ  Û ¼ 1 p x  o

$ 3

 ƒ  « Ñ_  s 6   x † < ÊÜ ¼– Ð" f ò ø ͙ è C Ø  ¦`  ¦ >  ÷ &“ ¦ t ½ ¨ “ : r è

ß – oü <  " é ¶ _  “ ¦° ú ˜`  ¦ 5 Å q “ ¦ e ”  . ô  Ç& ñ ÷ &# Q e ”   H  o

$ 3

 ƒ  « Ñ_  “ ¦° ú ˜õ  ò ø ͙ è C Ø  ¦“ É r ² D G ] j& h “   ë  H ] j ÷ &“ ¦ e ”  Ü

¼ 9 ¨ 8 Š â õ  \  -t \  ¦ Ò q ty Œ •ô  Ç ‘ò ø ͙ è ] j– Ð’ Ö  r` …“  Ü ¼– Ð" f

’

 F Ò q t 0 l qÒ  o\  -t  > hµ 1 Ï î  r1 l x`  ¦ “ ¦ e ”  . s  Qô  Ç \  - t

 ™ èF  ÷ &  H „   F « Ñ[ þ t ×  æ \ " f † < ÆÒ q t[ þ t s  “ ¦^ ‰   & ñ

`

 ¦ f ” ] X  ] j› ¸ “ ¦ ~ ½ ÓZ O \  @ / # Œ z  ´+ « >† < ÊÜ ¼– Ð" f   & ñ ™ è F

_   Ö ¸6   x x 9  6 £ x6   x$ í \  › ' a # Œ s K \  ¦ • ¸Ö  ¦ à º e ”  . B 

¸

     Òí ß –@ /† < Ɠ § é ß –  & ñ “ É r' Ÿ  ƒ  ½ ¨™ è\ " f ô  Dz D G  & ñ $ í



© œ – B H _ …Û ¼à Ô\  ¦ > hþ j “ ¦ Ä ºÃ º >  $ í  © œ  ) a   & ñ õ    & ñ

” ¸³ ð€    ”  „  `  ¦ / B N — ¸† < ÊÜ ¼– Ð" f p A  Ù þ ˜d ”  ™ èF _  ×  æ כ

¹$ í `  ¦ “  d ” r v “ ¦ e ”  . ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H & ñ \ " f• ¸   

&

ñ `  ¦ ¹ ¢ ¤$ í ½ + É Ã º e ”   H $ § 4 ô  Ç Û ¼à Ԗ Ð; Ÿ §  © œ – Ð ½ ¨$ í  ) a   

&

ñ $ í  © œ  © œu \  ¦ ] j Œ •ô  Ç Ê ê   & ñ $ í  © œ ~ ½ ÓZ O \  @ / # Œ  7 H _ 

% i  .

II. T Â ] ØX ì Ä 9 0ß O Ë

"

é

¶  [ þ t s  ½ ©g Ë :& h s “ ¦ Å Òl & h Ü ¼– Ð C \ P ÷ &# Q e ”   H “ ¦^ ‰



© œI \  ¦   & ñ s  “ ¦ ô  Ç . { 9 ì ø Í Ó ü t| 9 `  ¦ 0 l q  H& h  s  © œ_  “ : r

•

¸– Ð \ P ô  Ç Ê ê 0 l q“    6 £ § Í ‰ ty Œ • › ¸| \      € ª œô  Ç   

&

ñ s  ë ß –[ þ t # Q ”   . Ä »  >  ×  æ † < Ɠ § 1† < Ƹ   õ † < Æ “ §¹ ¢ ¤ õ 

&

ñ \ " f  o$ í € Œ ™_  F  gÓ ü t : £ ¤f ç `  ¦ ì  r À Ó “ ¦ Ò q t$ í õ & ñ `  ¦ e ”  y

l  0 A # Œ Í ‰ ty Œ •› ¸| \    É r Û ¼_ … Ø Ôí ß –   & ñ $ í  © œ`  ¦

› '

a ¹ 1 Ï   H z  ´+ « >s  e ”   [2].

1. “ Ó ÞA 0y ¢

“

: r • ¸\  _ ” > r   H Ÿ í o6   xÓ  o`  ¦ ] j› ¸ l  0 A # Œ à º6   xÓ  o

\

" f NH 4 H ₂ PO ₄ ( s   ADP “ ¦ ô  Ç .) _  6   x K • ¸\  ¦ s  K

K    9 Buchanan, Winner, Volfkovich 1 p x \  _ K  ƒ  

Fig. 1. Unit cell.

½

¨÷ &% 3 Ü ¼ 9 1952¸   Dauncey õ  Still“ É r  6 £ § _  / B Nd ” `  ¦ ] j î

ß –† < ÊÜ ¼– Ð" f  6 £ § õ  ° ú  s  z  ´+ « >  õ ü < ¸ ú ˜ ´ ú   H ‚  + þ A › ' a > 

\

 ¦ ˜ Ð% i   [3–5].

c = 17.2 + 0.474t (1) 6

 

x K • ¸ c  H wt% (Ó ü t 100 ml { © œ 0 l q  H 6   x| 9 _  | 9 | ¾ Ó)– Ð ³ ð‰ & ³

÷

& 9 t  H [ O } “ : r • ¸  ) a  . s Ê ê 1967¸   Mullin õ  Am- atavivadhana  H [ O }  20 - 40 ^◦ C “ : r • ¸½ ¨ç ß –\ " f 6   x K • ¸\  ¦



6 £ § _  › ' a > d ” Ü ¼– Ð  r  [ O & ñ % i   [6].

c = (16.73 ± 0.35) + (0.474 ± 0.0112)t ± 0.18 (2) Ã

º6   xÓ  o\ " f KH 2 PO 4 ( s   KDP “ ¦ ô  Ç .)_  6   x K • ¸



 H ] jî ß – , “ : r • ¸½ ¨ç ß –, / B Nd ” Ü ¼– Ð ½ ¨ì  r x 9  & ñ o  # Œ ? /6   x

“

É r Table 1 õ  ° ú   .

2. + s ÇX N ˏ Œ º

 

& ñ ½ ¨› ¸  H Ó ü t| 9 `  ¦ ½ ¨$ í   H " é ¶   / B N ç ß – ? /\ " f ½ © g Ë

:& h Ü ¼– Ð C \ P ÷ &# Q e ”   H — ¸€ ª œ`  ¦ ´ ú ˜ô  Ç .

 

& ñ `  ¦ s À ҍ  H ½ ¨› ¸  H 3 " é ¶& h  ½ ¨› ¸_  / B N ç ß –& h  C \ P `  ¦ s

ê  r  .   & ñ ½ ¨› ¸\ " f   & ñ | 9  ½ ¨› ¸ü < q & ñ | 9 ½ ¨› ¸\  ¦ ½ ¨ ì

 r   H " é ¶   C \ P _  ½ ©g Ë :$ í `  ¦ [ O " î l  0 A # Œ é ß –0 A ! s q _

 & ñ _  € 9 כ ¹   (Fig. 1). é ß –0 A ! s qs ê ø Í " é ¶   C \ P _ 

½

©g Ë :$ í `  ¦
 è ­ q à º e ”   H þ j™ è é ß –0 A\  ¦ ´ ú ˜ô  Ç . é ß –0 A ! s q

`

 ¦ : £ ¤$ í f ±   H ~ ½ ÓZ O \   H ¿ ºt  e ”   H X < Õ ª ô  Çt   H — ¸

€

ª œ\    " f ½ ¨ì  r s  ÷ &# Q t “ ¦ Õ ª — ¸€ ª œ`  ¦ ½ ¨ì  r   H ¿ º

t

 l ï  r“ É r é ß –0 A! s q`  ¦ s À ҍ  H ¿ º €  s  ë ß –
" f s À ҍ  H y Œ •• ¸ ü

< 3> h_    _  U  ´s – Ð" f ½ ¨ì  r ô  Ç . s \  ¦ 0 AK  x, y, z_  ý a

³

ð> \  ¦ é ß –0 A ! s q_  ô  Ç — ¸" fo \  ¦ " é ¶& h Ü ¼– Ð ë ß –[ þ t “ ¦ s  " é ¶& h  õ  ] X  “ ¦ e ”   H [ j   “ É r š ¸ É r
  Z O g Ë :\     x, y, z » ¡ ¤ s

   & ñ ÷ & 9 y Œ •   _  U  ´s  é ß –0 A U  ´s   ) a  . s % ƒ! 3  3 > h_  y Œ •• ¸ü < 3> h_    _  U  ´s – Ð" f é ß –0 A ! s q_  — ¸€ ª œ`  ¦   

&

ñ ô  Ç   & ñ ½ ¨› ¸\  ¦   & ñ >  “ ¦  9 7t _    & ñ >  ” > r F

ô  Ç  (Fig. 2). Õ ªo “ ¦ é ß –0 A! s q`  ¦ : £ ¤$ í f ±   H   É r ô  Çt 

~

½ ÓZ O “ É r    & h [ þ t s  ì ø Í4 Ÿ ¤& h Ü ¼– Ð C \ P `  ¦ ½ + É Ã º e ”   H   & ñ

 

 – Ð 14t – Ð ½ ¨ì  r ô  Ç  (Fig. 1). # Œl " f    & h “ É r " é ¶



 C \ P | ¨ c à º e ”   H 0 Au \  ¦ ´ ú ˜ô  Ç  [11].

Table 1. The empirical formula of the solubility for KH 2 PO 4 in water with different temperature.

Researcher Temperture Formula

Kazantsev (1938) [7] 10 - 90

^◦

C c = 12.79 + 0.25t + 0.00182t

²

− 0.00000616t

³

Rashkovich (1991) [8] 20 - 60

^◦

C c = (10.9 ± 0.2) + (0.364 ± 0.005)t ± 0.2 Mullin and Amatavivadhana (1967) [9] 20 - 40

^◦

C c = (11.6 ± 0.3) + (0.335 ± 0.011)t ± 0.2

Rosmalen (1977) [10] 29 - 50

^◦

C c = 10.68 + 0.3616t ± 0.04

Fig. 2. (Color online) Three-Dimensional Lattice Types.

3. ì ÅP c l ø m ÇX N Ë8 ý 0 n ÉÈ k Ä

¿

º “  ] X ô  Ç   & ñ €  \  à º‚  `  ¦ ? /§ 4 `  ¦ M : ¿ º €  à º‚  s  s  À

ҍ  H y Œ •`  ¦ €  y Œ •s  “ ¦ ô  Ç . ° ú  “ É r 7 á x À Ó_    & ñ \ " f  H   

&

ñ €  _  ü @+ þ As 
 ß ¼l   Ø Ô 8 • ¸ @ /6 £ x   H €  y Œ •“ É r † ½ Ó



© œ ° ú   . s \  ¦ €  y Œ • { 9 & ñ _  Z O g Ë :s   ô  Ç .

 

& ñ s  Ò q tU  ´ M : ~ ½ ӆ ¾ Ó\     $ í  © œ 5 Å q • ¸\  s  e ” # Q

"

f– Ð   É r l + þ A   & ñ s  Ò q tU  ´ à º e ”  . s  M : ° ú  “ É r 7 á x À Ó_ 

 

& ñ s  €     & ñ €  _  µ 1 ϲ ú ˜s   Ø Ô 8 • ¸ ? / Ò_  " é ¶  
 s

“ : r _  C \ P   © œI  ƒ  ] j
 ° ú  l  M :ë  H \  @ /6 £ x   H €  y Œ • s

 ° ú   . 7 £ ¤, p t _  Ó ü t| 9 _  €  y Œ •`  ¦ 8 £ ¤ y Œ •l – Ð 8 £ ¤& ñ † < ÊÜ ¼

–

Ð+ ‹ Ó ü t| 9 _  7 á x À Ó\  ¦ ½ ¨ì  r ½ + É Ã º e ”  .

4. + s ÇX N ËV R ËX ê s

 

& ñ Ò q t$ í “ É r Ù þ ˜Ò q t$ í õ    & ñ $ í  © œ_  ¿ º t  õ & ñ `  ¦ : Ÿ x K

 s À Ò# Q”   .   & ñ Ù þ ˜ Ò q t$ í s ê ø Í 6   xÓ  o\ " f   & ñ `  ¦ ½ ¨$ í

  H " é ¶   & h # Q• ¸ é ß –0 A   _  Y >  C  & ñ • ¸ — ¸# Œ" f ½ ©g Ë :

&

h Ü ¼– Ð C \ P ÷ &# Q œ íl \  p   & ñ s  µ 1 ÏÒ q t   H { 9 `  ¦ ´ ú ˜ô  Ç



.

Fig. 3. (Color online) Steno’s law.

œ

íl \  p   & ñ “     & ñ Ù þ ˜s  \ O # Q — ¸Ž  H / B M \ " f Ù þ ˜s  Ò q t U



´ S X ‰Ò  ¦ s  ° ú  Ü ¼€   Ó  o^ ‰ © œ_  x 9 • ¸ כ ¹1 l x Ü ¼– Ð Ù þ ˜s  µ 1 ÏÒ q t 



 H  כ `  ¦ ç  H{ 9  Ù þ ˜Ò q t$ í s   ô  Ç .   & ñ Ù þ ˜s    & ñ  o l  „  

\

 s p  ” > r F   
   & ñ Ù þ ˜s  | ¨ c à º e ”   H s 7 á x Ó ü t| 9 s  ” > r F

   H  â Ä º\  ¦ Ô  ¦ç  H{ 9  Ù þ ˜Ò q t$ í s   ô  Ç .   & ñ $ í  © œ“ É r   

&

ñ _  Ù þ ˜Ü ¼– РÒ'  r  Œ • # Œ & h & h    & ñ { 9   & t   H ‰ & ³



© œ`  ¦ ´ ú ˜ô  Ç .

III. Ž ì ŏ Œ U ê s0 n É

1. • ¤“ Ó Þu œ  + s ÇX N Ë V R ËX ê s U ê s0 n É

Ã

º6   xÓ  o   & ñ $ í  © œZ O “ É r ¹ ¢ ¤$ í r v “ ¦    H Ó ü t| 9 `  ¦ KH <sub>2</sub> PO <sub>4</sub> 6   x| 9 `  ¦ G × þ ˜ “ ¦ 6   x B – Ð" f 7 £ x À Óà º\  ¦  6   x # Œ 0

l q“   Ê ê Ÿ í o6   xÓ  o`  ¦ ] j› ¸ # Œ { 9 & ñ ô  Ç “ : r • ¸\  ¦ Ä »t  €  

"

f 6   x B \  ¦ 7 £ x µ 1 Ïr v  
 “ : r • ¸\  ¦ " f" fy  b  # Q ä ¼o €  " f 6

  x| 9 `  ¦ $ 3 Ø  ¦ ÷ &  H ‰ & ³ © œ`  ¦ s 6   x ô  Ç ~ ½ ÓZ O s  . Õ ª õ & ñ “ É r Ÿ í



o6   xÓ  o ] j› ¸, 7 á x   ] j› ¸, 7 á x  _  Ÿ í o6   xÓ  o È Ò{ 9 ,   & ñ ¹ ¢ ¤

$ í

_  ç ß –é ß – >  W 1t  é ß –> – Ð l Õ ü t ½ + É Ã º e ”  .

1) Ÿ í o6   xÓ  o ] j› ¸

` Figure 4 \ " f Ó ü t 100 ml \ " f 0 l q`  ¦ à º e ”   H KDP ¢ ¸



 H ADP _    & ñ $ í  © œ“ : r • ¸\  ¦   & ñ ô  Ç .

Fig. 4. (Color online) Solubility curve of KDP and ADP in distilled water [Ref. 12].

a 6   x B  (7 £ x À Óà º)\  6   x| 9 `  ¦ 0 l q“   . (\ P “ §ì ø Íl \  ¦ s  6

  x) % ƒ6 £ § V , % 3 ~   6   x B _  € ª œ`  ¦ ‚  Ü ¼– Ð Õ ª“ É r + ' 6   x| 9 s    0

l

q € Œ ¤`  ¦ M : 7 £ x µ 1 Ï  ) a € ª œ`  ¦  r  G 0 > ï  r  .

b ¢ - a„  y  0 l q Ü ¼€   † ½ ӓ : r l \  V , # Q   & ñ $ í  © œ“ : r • ¸ t  ? /

 2 ; .

c 6   xÓ  o_     o\  ¦ › ' a ¹ 1 Ïô  Ç .

d   & ñ s   { Œ •\  $ 3 Ø  ¦ ÷ &€    © œ8 £ x6   xÓ  oë ß –`  ¦ # Œõ  # Œ ì  r o

K   · p .

e † ½ ӓ : r l \  V , “ ¦ $ í  © œ“ : r • ¸\ " f 6   xÓ  o`  ¦ ~ ½ Óu ô  Ç .

2) 7 á x    & ñ ] j› ¸

` Ÿ í o6   xÓ  o`  ¦ † ½ ӓ : r l \  À Ò & ñ • ¸ ˜ Ð › ' a ô  Ç + ' q &   {

Œ

•\    & ñ s  $ 3 Ø  ¦ ÷ &€     · p .

a q &   { Œ •\  Ò q t|     & ñ ×  æ — ¸€ ª œs  L :t t  · ú §“ ¦ F K

t  · ú §“ É r   & ñ `  ¦ ‚  × þ ˜ô  Ç . (7 á x    H z  ´\  ~ 1 >  B ² ú ˜ 



† < ÊÜ ¼– Ð 7 á x  _  U  ´s   H 3∼6 mm  & h { © œ  .)

b  8 s  © œ  è ­ q   & ñ s  \ O Ü ¼€   Ÿ í o6   xÓ  o`  ¦  2 £ §  © œu 

\

 ¦ s 6   x K  ô  Ç     8 & ñ ] jô  Ç Ê ê † ½ ӓ : r l \ " f ˜ Ð › ' a ô  Ç .

c ‚  Z >  ) a 7 á x  [ þ t“ É r ± ú £d ± ×  ¦ – Ð Ó ü  # Q   & ñ `  ¦ v Ö  ¦ ï  r q 

\

 ¦ ô  Ç .

Fig. 5. (Color online) Schematic incubation for the crys- tal growing by aqueous method (a) Heater plate (b) Heater (c) Insulation box (d) ⊥ shaped ruler (e) Beaker (f) Glass plate (g) Sensor of the temperature controller (h 1 , h 2 ) Digital thermometer sensor (i) Temperature con- troller (j) Power (k ₁ , k ₂ ) Digital thermometer.

3) 7 á x  È Ò{ 9  x 9    & ñ $ í  © œ

` Ÿ í o6   xÓ  o`  ¦ † ½ ӓ : r l \  1∼2{ 9  & ñ • ¸ ö "é  H + '   · p .

a Ÿ í o6   xÓ  o`  ¦  2 £ §  © œu – Ð   É r  .

b ± ú £d ± ×  ¦ – Ð Ó ü  # Q ¿ º% 3 ~   7 á x  \  ¦ Ÿ í o6   xÓ  o\  V ,   H  .

( s  M :, ± ú £d ± ×  ¦ \  7 á x   Ò q tU  ´ 0 A+ « >s  e ” Ü ¼Ù ¼– Ð ì ø Í× ¼r 

± ú

£d ± ×  ¦`  ¦ \  9 · ú ˜ ï`  ¦ – Ð [ j' ‘ ô  Ç + ' Ÿ í o6   xÓ  o\  È Ò r †  



.)

c  r  Ÿ í o6   xÓ  o`  ¦ † ½ ӓ : r l \  V , “ ¦   & ñ `  ¦ $ í  © œ r †  



 [12].

2. ‰ ˜ m+ s ÇX N Ë V R ËX ê s ù p §  ü # b ‡ ˜ mT  ]  § Æ X ØX ê sV  { ¢] k ù < g X

c l

Ã

º6   xÓ  oõ  Šҁ  ¨ 8 Š ⠓ : r • ¸ \  _  # Œ   & ñ _  ¾ ¡ §| 9 `  ¦ · ú ˜



˜ Ðl  0 AK  “ : r • ¸G ' p" f (h1, h2) 2> h\  ¦ [ O u ô  Ç . Figure 5  H   & ñ $ í  © œ_  & h ] X $ í , & h ½ + Ë$ í `  ¦ ó ø Í& ñ l  0 A # Œ ] j Œ •

 )

a † ½ ӓ : r  © œu  — ¸+ þ A_  > h| Ä Ì• ¸s  . \ P Ø  ¦{ 9 `  ¦ é ß – “ ¦ >  _

 “ : r • ¸\  ¦ { 9 & ñ >  Ä »t  l  0 A # Œ é ß –\ P F – Ж Ð" f Û ¼à Ô

–

Ð; Ÿ §  © œ \  ¦ G × þ ˜ % i  . € ª œ| 9 _    & ñ `  ¦ ë ß –[ þ t l  0 A # Œ

 

& ñ $ í  © œõ & ñ \ " f “ : r • ¸\  ¦ { 9 & ñ >  Ä »t    H  כ s  ×  æ כ ¹

 . Figure 5_    & ñ $ í  © œ  © œu  ] j Œ •õ & ñ “ É r  6 £ § õ  ° ú  



.



© œ  î ß –_  Ÿ í o6   xÓ  os  { Œ ™|   q s & \ " f   & ñ $ í  © œõ  7 £ x µ

1 Ï| ¾ Ó`  ¦ › ' a8 £ ¤ l  0 AK   © œ  & ñ €  `  ¦ & ñ  y Œ •+ þ A — ¸€ ª œÜ ¼– Ð

¸ ú

˜  · p . ? /·ü @ Ò\   H Ä »o ó ø Í(f)`  ¦ y Œ •y Œ •  ҂ Ã Ì # Œ s ×  æ

‚

½ ÓÜ ¼– Ð \ P ’ < Hz  ´`  ¦ } Œ •  H  . x 9 ` ‚6   x é ß –\ P  © œ   H † ½ ӓ : r s  ¢ - a

Fig. 6. (Color online) Crystal growing in the incuba- tor made of home built system for NH ₄ H ₂ PO ₄ aqueous solution.

#

4  >  ÷ &t  3 l w # Œ  © œ  î ß – “ ¦& ñ ó ø Í(a)\  „  \ P l (b)\  ¦ [ O

u K   ô  Ç . „  " é ¶(j)“ É r „  \ P l \  „  § 4  (220 V, 40 W)

`

 ¦ / B N/ å L ô  Ç . † ½ ӓ : r`  ¦ Ä »t  l  0 AK  „  \ P l \  “ : r • ¸› ¸] X  l

(i)\  ¦ [ O u K   ô  Ç . “ : r • ¸ › ¸] X l  G ' p" f(g)  H é ß –\ P  © œ 

?

/ Ò\  [ O u ô  Ç . “ : r • ¸> (k1, k2)  H  © œ  ? / Ò(h1)ü < à º 6

  xÓ  o(e)_  “ : r • ¸ \  ¦ > í ß –ô  Ç . “ : r • ¸ G ' p" f(h1)“ É r à º6   xÓ  o _

 “ : r • ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç . (h2)  H à º6   xÓ  o Šҁ  “ : r • ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç



. ⊥— ¸€ ª œ_   (d)  H KDP à º6   xÓ  o 7 £ x µ 1 Ï| ¾ Ó`  ¦ 8 £ ¤& ñ l  0 A

# Œ 0 Au (d)\  0 Au  r †   . NH 4 H ₂ PO ₄ Ÿ í o6   xÓ  os  { Œ ™

| 

 q s & \  ¦ ] j Œ •  ) a   & ñ $ í  © œ  © œu \  V , # Q   & ñ `  ¦ ¹ ¢ ¤$ í

  H z  ´] j — ¸_ þ v`  ¦ Fig. 6 \ 
 ? /% 3  .

IV. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

1. + s ÇX N ËV R ËX ê s ù p §  ü” X ¢ ]  § Æ X ØM  — ¤V R Ë

Figure 7“ É r  ^ ‰ ] j Œ •  ) a † ½ ӓ : r l  ? / Ò_  “ : r • ¸   o\  ¦ 14{ 9 \    5 g B { 9  8 £ ¤& ñ ô  Ç  כ `  ¦
  · p . À Ò_  þ j“ ¦ “ : r

•

¸ü < þ j$ “ : r • ¸\  ¦ l 2 Ÿ ¤ % i Ü ¼ 9 À Ò ¨ î ç  H “ : r • ¸  €  • 1 ^◦ C/day & ñ • ¸_  î ß –& ñ $ í `  ¦ ˜ Ð# ŒÅ Ò% 3  .   & ñ s  ¹ ¢ ¤$ í † < Ê\ 



  6   xÓ  o_  7 £ x µ 1 Ï| ¾ Ó 8 £ ¤& ñ l  0 A # Œ q s &  è  HF K ç ß –   Ü

¼– Ð › ' a8 £ ¤ l  # Q 90 > ⊥— ¸€ ª œ_   \  ¦ [ j0 > ˜ Ð   [ jô  Ç

› '

a8 £ ¤`  ¦ ½ + É Ã º e ”  . ⊥— ¸€ ª œ_   – Ð Ã º6   xÓ  o_  à º€  `  ¦ 8 £ ¤& ñ

l  0 A # Œ è  HF K s  ³ ðr   ) a È Ò" î € 9 2 £ §`  ¦ q s & \   ҂ à Ì

# Œ 7 £ x µ 1 Ï| ¾ Ó`  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  . “ : r • ¸ \  ¦ þ j™ è o “ ¦ > _ 

†

½ ӓ : r l 0 p x`  ¦ µ 1 Ï6 f • ¸2 Ÿ ¤ ü @ Òü < \ P Ø  ¦{ 9 `  ¦ é ß –  9 é ß –

\ P

´ òõ  e ”   H Û ¼à Ԗ Ð; Ÿ §  © œ \  q & _  7 £ x µ 1 Ï| ¾ Ó`  ¦ 8 £ ¤& ñ

l  0 A # Œ ô  ÇA á ¤ €  \  ½ ¨" í `  ¦ ? /“ ¦ Ä »o ‚ ½ ÓÜ ¼– Ð } Œ •“ É r   6

£

§ ⊥ — ¸€ ª œ_   \  ¦ [ j0 > › ' a ¹ 1 Ïô  Ç . œ í×  æ “ ¦ † < ÆÒ q t[ þ t s  é ß –  

Fig. 7. (Color online) Measurements of temperature in the incubator made of home built system.

Fig. 8. (Color online) Growth habit of a KDP crys- tal with the prismatic and pyramidal faces indicated [Ref. 17].

&

ñ – B H _ …Û ¼à Ô   & ñ $ í  © œ@ / r\  Ø  ¦¾ ¡ §  Œ •¾ ¡ § Ü ¼– Ð é ß –  & ñ ¹ ¢ ¤

$ í

r  Z > • ¸_  z  ´+ « >z  ´s  ½ ¨q ÷ &# Q e ” t  · ú §Ü ¼€   & ñ \ " f

 

& ñ ¹ ¢ ¤$ í K   ô  Ç . Ä ºo 
 _   â Ä º  > ] X s  Ì º§  

#

Œ ± ú ~ à Ð_  “ : r • ¸ – Ð “   # Œ z  ´? /“ : r • ¸ { 9 & ñ ô  Ç  © œ™ è\  ¦

¹

1 Ô   “ ¦ : £ ¤ y  # Œ2 £ §^ o =\ " f  H “ : r • ¸ü < _ þ v • ¸ Z  }   é ß –

 

& ñ `  ¦ ¹ ¢ ¤$ í l  q “ §& h  # Q 9î  r > ] X s  . é ß –  & ñ – B H _

…Û ¼à Ô\ " f   & ñ _  ß ¼l , | 9 , È Ò" î $ í 1 p x`  ¦ ¨ î   9 þ j



 H \   H ‰ & ³p  â `  ¦  6   x # Œ   & ñ _ 
” ¸³ ð€   ”  „  õ  é ß –

 

& ñ õ  › ' aº   ) a UCC / B N — ¸\  ¦ “ ¦ e ”   [12]. ‘ : r ƒ  ½ ¨\ 

"

f > hµ 1 Ï  ) a † ½ ӓ : r l   H 7 á x A _  † ½ ӓ : r l \  q K " f  â ] j& h Ü ¼

–

Ð B Ä º $ § 4   9 ü @ Ò_  “ : r • ¸   o\  ¦ é ß – “ ¦ é ß –  & ñ

–

B H _ …Û ¼à Ô\  Ø  ¦¾ ¡ § ½ + É Ã º e ”   H ™ èF \  ¦ ¹ ¢ ¤$ í l \  & h ½ + Ë 



.

2. “ Õ ×V R Ëc Ü R KH ₂ PO ₄ 8 ý + s ÇX N Ë ø p ©V R Ë (KDP Crystal habit)

KDP ü < ADP   & ñ “ É r  © œ“ : r \ " f & ñ ~ ½ Ó& ñ >  (tetrago- nal) _    & ñ ½ ¨› ¸\  ¦ t  9 Ä » ô  Ç _ þ v$ í (habit)`  ¦ ˜ Г    [7]. KDP   & ñ $ í  © œ õ & ñ \ " f p r  ì  r  ½ ¨› ¸\  _  # Œ



r & h  + þ AI  — ¸€ ª œ_   Òx \  ¦ + þ A$ í >   ) a  . Figure 8\ 

Fig. 9. (Color online) KDP crystals produced by using the home built incubator.

"

f Miller t à º prismatic (100)õ  pyramidal (101)_    

&

ñ €   y Œ •• ¸ KDP ü < ADP\ " f €  • 45 ^◦ & ñ • ¸ ÷ & 9 s  כ

“ É

r   & ñ [ þ t _  : £ ¤ s ô  Ç $ í | 9 `  ¦ ì ø Í% ò   H   & ñ _ þ v$ í (Crys- tal habit) s  “ ¦ ô  Ç  [13,14].   & ñ _ þ v$ í “ É r   & ñ $ í  © œr  6

  xÓ  o_  Ô  ¦í  HÓ ü t, s “ : r0 l x • ¸, F K5 Å q s “ : r u  ¨ 8 Š 1 p x s  €  t à º (100) õ  (101) ¢ ¸  H (010) õ  (011)_  “ § & h \  % ò † ¾ Ó`  ¦ Å Ò

#

Q Pyramidal €  s  Z þ t # Q ”     H ˜ Г ¦ e ”   [15]. : £ ¤ y

, Comer  H „   ‰ & ³p  â `  ¦  6   x # Œ NH <sup>4</sup> H 2 PO 4 6   xÓ  o\  Fe <sup>3+</sup> s “ : r ' ‘  z-» ¡ ¤ ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð   & ñ `  ¦ · û ª>  $ í  © œr v 



 H ´ òõ  e ”  “ ¦ ˜ Г ¦ % i   [16]. Figure 9“ É r ‘ : r ƒ  ½ ¨

\

" f  ^ ‰ ] j Œ •  ) a é ß –\ P  † ½ ӓ : r  © œu \ " f $ í  © œ  ) a KDP   & ñ

`

 ¦ y Œ •• ¸> \  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ  €  • 50 ^◦ & ñ • ¸_    & ñ €   (100) õ  (101)  s _  y Œ •`  ¦ s À Ò% 3  .   & ñ €   ç ß –_  y Œ •• ¸\  ¦ & ñ x 9  ô

 Ç 8 £ ¤ y Œ •l \  @ /“ ¦ > 8 £ ¤ K   
  © œq _   Ò7 á ¤ Ü ¼– Ð  ”   Ü

¼– Ð O É Œ% ò Ê ê † < Æ_ þ v6   x y Œ •• ¸> \  ¦  6   x # Œ 7 á x A _    õ ü <

5 ^◦ & ñ • ¸ š ¸  e ”  . ¢ ¸ô  Ç 3 " é ¶   & ñ `  ¦ 2 " é ¶  ”  Ü ¼– Ð y

Œ

•• ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ   H õ & ñ \ " f š ¸  µ 1 ÏÒ q t % i  “ ¦ ^  ¦ à º e ”

 . Õ ªa Ë >\ " f ˜ Ѐ   €  t à º (100)õ  (101) ¢ ¸  H (010) õ  (011) _  “ § & h  y Œ •• ¸ €  • 50 ^◦ & ñ • ¸– Ð { 9 & ñ  . s  כ “ É r

Fig. 10. (Color online) The prismatic KDP (100) face projected on the (010) plane [Ref. 18].

Ã

º6   xÓ  o\ " f   & ñ s  ë ß –[ þ t # Q t   H õ & ñ \ " f   & ñ ³ ð€  \  6

£ §„   \  ¦ ™   H 2 PO ⁻ ₄ Õ ªÒ  ¨ õ  € ª œ„    K ⁺ s “ : r[ þ t s  ” > r F 

 9 s “ : r[ þ t _  ì  rF G õ  s “ : r _  ß ¼l  s – Ð “   # Œ ³ ð€  

\

" f  Ä »\  -t   Ø Ô>   ) a   [17].  r  ´ ú ˜K  Pyrami- dal (101) €  \ " f  H H 2 PO ⁻ ₄ Õ ªÒ  ¨ ˜ Ð   H K ⁺ " é ¶  [ þ t s   â

>

\  ¦ + þ A$ í   H X < ì ø ̀   prismatic (100) €  \ " f  H K ⁺ õ  H 2 PO ⁻ ₄ s “ : r8 £ x[ þ t s    ° ú ˜  9 7 á x  f ± >   ) a   (Fig. 10) [18].

V. + s Ç Â ] Ø

Ã

º6   xÓ  o Z O \  _ ô  Ç   & ñ $ í  © œ ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð  © œ\ O 6   x † ½ ӓ : r l  s

ü @\  f ” ] X  ] j Œ •ô  Ç é ß –\ P  © œu \  ¦  6   x # Œ   & ñ `  ¦ $ í  © œ r

~  ´ à º e ”  . 7 á x A _  † ½ ӓ : r l   H  Òx  ß ¼“ ¦   s  “ ¦

“

 X < ì ø ÍK  ‘ : r ƒ  ½ ¨”  \  _ K  ] j› ¸  ) a “ ¦^ ‰ƒ  « ф  K | 9  $ í



© œ © œu   H  Òx  ç ß –™ è “ ¦ s 1 l xd ” s  9, ü @Â Ò “ : r • ¸\  ¦  é

ß –½ + É Ã º e ”   H é ß –\ P # 4 Ü ¼– Ð ] j› ¸ # Œ † ½ ӓ : r`  ¦ Ä »t ½ + É Ã º e ” 



 H  © œ& h `  ¦ ”   . : £ ¤ y  î  r X < s ×  æ Ä »o ‚ ½ Ó`  ¦ ë ß –[ þ t # Q" f

“

¦^ ‰ƒ  « ф  K | 9 _  ] j› ¸·$ í  © œõ & ñ `  ¦ à ºr – Ð — ¸m ' a A ½ + É Ã

º e ” # Q € ª œ| 9 _  Ä ºÃ ºô  Ç r « Ñ\  ¦ % 3 `  ¦ à º e ”   H  © œ& h s  e ” 



.   & ñ $ í  © œr  ë  H ] j& h “ É r Šҁ   ¨ 8 Š â _  “ : r • ¸   o\  _ ” > r

  H à º6   xÓ  o_  “ : r • ¸   os  . “ : r • ¸    o\  ¦ ×  ¦ s l  0 AK 

"

f  H é ß –\ P s  ¸ ú ˜÷ &# Q  Ù ¼– Ð é ß –\ P F  ¿ º,  “ ¦ Æ Ò– Ð q

u  ´– Ð W = # Q \ P  Ø  ¦{ 9 `  ¦ é ß –r v   H  כ s  € 9 כ ¹  . $ í  © œ

 )

a KDP   & ñ pyramidal (101) €  õ  prismatic (100)€  _ 

“

§ y Œ •• ¸  H €  • 45 ^◦ „  Ê ê_  ° ú כ`  ¦ t  9 H 2 PO ⁻ ₄ Õ ªÒ  ¨ õ 

€

ª œ„    K ⁺ s “ : r[ þ t s   â > \ " f C \ P   © œI \  _ ” > r † < Ê`  ¦ · ú ˜ Ã

º e ”  .

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H  © œ\ O 6   x † ½ ӓ : r   & ñ $ í  © œ © œu  ü @\  ’ < H~ 1 > 

 

& ñ $ í  © œ © œu \  ¦ ] j Œ • # Œ   & ñ `  ¦ $ í  © œ r ~  ´ à º e ” 6 £ §`  ¦

˜

Ð# ŒÅ Ò% 3  .   " f > hµ 1 Ï  ) a à º6   xÓ  oZ O \  _ ô  Ç é ß –  & ñ $ í



© œ © œu \  ¦ s 6   x # Œ œ í·×  æ· “ ¦ † < ÆÒ q t[ þ t \ >    & ñ $ í  © œ\  › ' a ô

 Ç “ §¹ ¢ ¤`  ¦ ´ òõ & h Ü ¼– Ð  Ö ¸6   x ½ + É Ã º e ” l \  ¦ l @ /ô  Ç .

P

c p 8 ý ò k >

s

  7 Hë  H“ É r 2012¸  • ¸ & ñ Â Ò (“ §¹ ¢ ¤ õ † < Æl Õ ü t  Ò)_  F " é ¶ Ü ¼

–

Ð ô  Dz D Gƒ  ½ ¨F é ß –_  t " é ¶`  ¦ ~ à Î  à º' Ÿ  ) a l œ íƒ  ½ ¨ \ O e ”  (No. 2010-0006938).

REFERENCES

[1] S. Y. Jeong, Phys. High. Technol. 6, 29 (2011) [2] M. S. Kang, C. H. Chung, W. S. Lee, I. S. Han

and E. H. Park et al., Middle School Science 1 (Ky- ohaksa, Korea, 2006).

[3] G. H. buchanan and G. B. Winner, Ind. Eng. Chem.

12, 448 (1920).

[4] S. I. Volfkovich, L. E. Berlin and A. N. Izrailenko, J. Appl. Chem. (USSR) 5, 1 (1932).

[5] L. A. Dauncey and J. E. Still, J. Appl. Chem. 2, 399 (1952).

[6] J. W. Mullin, A. Amatavivadhana and M.

Chakraborty, J. Appl. Chem. 20, 153 (1970).

[7] A. A. Kazantsev, J. Gen. Chem. (USSR) 8, 1230 (1938).

[8] L. N. Rashkovich, KDP-family Single Crystals (CRC Press, England, 1991).

[9] J. W. Mullin and A. Amatavivadhana, J. Appl.

Chem. 17, 151 (1967).

[10] R. J. Rosmalen and P. Bennema, J. Cryst. Growth 42, 224 (1977).

[11] C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, 8th ed. (John Wiley & Sons Inc, USA, 2004).

[12] http://crystalcontest.or.kr/main/main.asp (accessed Oct., 3, 2014).

[13] P. Hartman, Acta Crystallogr. 9, 721 (1956).

[14] B. Dam, P. Bennema, W. J. P. Van Enckevort, J.

Cryst. Growth 74, 118 (1986).

[15] H. J. Kolb and J. J. Comer, J. Am. Chem. Soc. 67, 894 (1945).

[16] J. J. Comer, J. Colloid Sci. 14, 175 (1950).

[17] G. Dhanaraj, K. Byrappa, V. Prasad and M. Dud- ley, Springer Handbook of Crystal Growth (Springer Berlin Heidelberg, USA, 2010).

[18] S. A. de Vries, P. Goedtkindt, S. L. Bennett, W. J.

Huisman and M. J. Zwanenburg et al., Phys. Rev.

Lett. 80, 2229 (1998).