说明：本文华算科技介绍了单晶与多晶材料在结构、分类、缺陷演化、电学与磁学行为以及形核与生长行为等方面的差异。单晶具有长程有序的原子排列和单一晶向，而多晶由多个晶粒组成，晶粒间存在晶界。文中还探讨了外场对单晶和多晶形核与生长的影响。

什么是单晶、多晶

是两种在微观结构上的本质差异所形成的不同物相形式。其根本区别在于。

是指整个晶体内部原子排列具有长程有序性，在三维空间中呈现周期性延展，并且全体晶区仅具单一晶向的定向排列。这种结构具有。

多晶体由大量微小的晶粒组成局部的结构无序性，因此多晶体在宏观上呈现各向同性图1. CZT晶体结构示意图。DOI: 10.2139/ssrn.5312666。

单晶与多晶的分类

对于，其分类主要基于晶体所具有的对称性与晶系，例如。不同晶系中的单晶具有各自特有的晶格常数与原子配位方式，这些参数决定了单晶的方向性物理性质。

的分类则更为复杂，不仅涉及等因素。部分多晶材料表现出强烈织构，即大量晶粒具有相似的取向，从而在某些方向上表现出准各向异性特征（图2）。

单晶材料具有高度有序的原子排列结构晶面规整、晶向明确在结构缺陷方面，单晶主要包含等。这些缺陷的生成、迁移与交互机制对单晶的塑性变形和电输运行为具有决定性作用。单晶中缺乏晶界调控机制，导致其在塑性阶段变形局域化严重，易出现等现象（图3）。

多晶材料则由取向各异的晶粒通过晶界连接而成，其整体结构为不连续晶格构成的集合体。在结构缺陷方面，多晶不仅包含单晶所具有的，还大量含有。这些界面缺陷在材料整体能量构成中占据显著比重，常常成为扩散、滑移、腐蚀等过程的优先通道（图4）。

这些应变在疲劳载荷下会促发裂纹萌生与扩展机制的空间演化，极大地影响材料的使用寿命与失效模式图4. 应力集中与晶粒尺寸引发的不协调变形。DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2020.125816。

缺陷演化

在应力、温度等外部场作用下的缺陷演化过程，主要体现在。

单晶内部缺陷的回复与再结晶过程通常需要更高的激活能图5. 微观结构演变示意图。DOI: 10.1016/j.actamat.2020.06.029。

中，晶界作为缺陷源与缺陷汇并存的界面结构，其对缺陷迁移与聚集具有显著调节功能。。

晶粒细化、动态再结晶、晶界迁移、纹理演变图6. 晶间氦泡核示意图。DOI: 10.1080/14786435.2018.1551634。

腐蚀、辐照等环境负荷作用下单晶结构点缺陷的聚集行为较为缓慢而在中，晶界处因能量不稳定，，导致晶界处局部物化性质显著偏离体相晶粒，进而引发沿晶界的加速腐蚀、脆断与早期失效等行为（图6）。

电学与磁学行为差异

电学性能单晶材料通常具有清晰的能带结构反观，导致晶界区表现为散射中心与势垒区，抑制载流子的连续传输。因此，尽管各个晶粒内部具有良好导电性，整体电导性能却因晶界效应显著下降。等参数成为决定多晶材料电输运性能的关键变量。

磁学行为单晶材料中的磁各向异性源于晶格与自旋取向间的耦合关系而，表现出磁滞回线形状的滞后性增强与磁损耗的增大，适用于需要方向无关磁性能的应用场景（图7）。

形核与生长行为

单晶的形成依赖于单一成核点的连续生长过程，必须避免次生形核的发生多晶材料的形核过程则通常伴随着大量独立晶核的异步形成，每一晶核可沿自身生长方向扩展，直至相邻晶粒发生接触，形成晶界图8. 晶体成核过程。

磁场对于单晶，外场的引导作用可促使晶体沿特定取向择优生长；而对多晶而言，外场则可能改变晶粒形貌、晶界迁移速率及织构取向