晶体具有自限性，即晶体具有在适当条件下能自发地形成封闭几何多面体外形的性质。在相变初期，稳定的晶核形成后，母相中的其他质点该优先堆砌在晶核上的哪些位置，而使晶核长大呢？对此，许多学者提出了各自的看法。其中德国学者Walther Ludwig Julius Kossel（1888—1956年）等提出的理论是最早的晶体生长理论。

1.Kossel-Stranski模型

1927年Kossel和1928年Ivan Nikolov Stranski从不同角度研究了晶体的生长。他们的模型有许多相似之处而合称为Kossel-Stranski模型。

图9.16　Kossel-Stranski模型堆砌示意图

图9.16为该模型的示意图。根据质点（原子、离子或分子）间距离的大小，晶核上有三种典型位置供其他母相质点来堆砌：位置1（三面凹角）有3个最临近质点，故新质点在此受到的吸引力最大。位置2（二面凹角）有2个最临近质点，新质点在此受到的吸引力比位置1小。新质点在位置3只被一个最临近质点吸引。由此可见，新质点在向晶核堆砌时，优先堆砌在位置1，其次是位置2，最后才是位置3。

当新质点把晶核上一个行列的三面凹角堆满后，开始堆砌在另一个行列的二面凹角位置。新质点一旦在二面凹角堆砌后，就又形成了新的三面凹角。如此循环，一个行列、一个行列地不断向右推进，直到把该层面网堆满。在没有位置1或2的晶面上，相对来说，角顶（位置3）附近接受新质点的概率最大，其次是晶棱，最后是晶面。因此，新质点在位置3堆砌后，接着按图中箭头所指方向在晶棱堆砌。这样，二面凹角就形成了。如此不断反复，又堆满一层。

Kossel-Stranski模型主要针对晶体在理想情况下的生长。但它可以解释晶体是如何形成面平、棱直的多面体形态的，还能解释面角守恒定律。

然而在自然界中，晶体的生长往往并非处于理想状况。质点在堆砌时，也并不是堆满一层才堆下一层。往往是一层还未堆满，下一层的堆砌又开始了，而且在堆砌时，不仅仅是一个原子一个原子地往晶核上堆砌，也有可能是以线晶（即行列）、面晶（即面网），甚至是以一个晶核的形式堆在另一个晶核上。因此，在Kossel-Stranski模型的基础上，一些学者又提出了其他生长理论。

2.阶梯状生长模型

该模型认为晶体在生长时，质点不是一个一个地附加到晶核上的，而是一块一块地附着到晶核上，也就是一次沉积在一个晶面上的物质层厚度可达几万或几十万个原子层。浓度大、温度低，则物质层越厚。而且，物质层也不是一层一层地堆砌，而是一层未堆完，新的一层又开始了。结果导致晶体表面呈不平坦的阶梯状，如图9.17所示。许多晶体存在晶面条纹的事实可看作是对阶梯状生长模型的支持。(www.daowen.com)

图9.17　晶体阶梯状生长的示意剖面图

图9.18　SiC晶体表面的螺旋生长（引自赵珊茸，2004）

3.螺旋生长模型

人们还经常观察到晶体呈螺旋生长，如图9.18所示。对此现象，前面两种模型都不能解释，于是螺旋生长模型被提出。

该模型认为，晶体在生长初期，质点是按照理想生长情况堆砌到晶核上的。随着质点的不断堆砌，某些原因（如杂质、热应力等的存在）使晶格内部产生内应力。当内应力达到一定程度时，晶格便沿着某个面网发生相对剪切位移。如果这种均匀的剪切位移是陡然截止的，则在截止处产生一条位错线而出现螺型位错。位错一旦产生，必然会形成二面凹角。周围其他质点会优先在二面凹角堆砌。在具有螺旋位错的结构中，二面凹角不会因质点的不断堆砌而消失，而是凹角所在位置随质点的堆砌呈螺旋上升。结果整个晶面逐层向外推移，使晶面呈螺旋生长。图9.19示意了这种生长。

图9.19　（a）与位错露出点P相连的台阶，位错具有与表面垂直的伯格斯矢量b（台阶高度h=b，为表面上的单位法向矢量）；（b）～（e）示意了过饱和条件下的情形（引自Kingery，2010）

晶体生长理论并非只有以上三种，而且这类理论还在发展过程中。