m., het groeien van een kristal uit een kiem.
(e) Kristallen kunnen op talrijke manieren ontstaan:
1.uit een oplossing: door het oververzadigen (b.v. afkoelen) van een verzadigde oplossing;
2. uit de dampfase: door oververzadigen (afkoelen) van de damp of door reactie tussen gasvormige componenten;
3. uit de smelt: door het af koelen van een smelt;
4.in de vaste fase: door interdiffusie van de componenten. Ze ontstaan als microscopische kiemen van de vaste fase. Meestal gebeurt de groei kiemvormig heterogeen: de kiem vormt zich op een vreemd deeltje als substraat. Zolang het milieu oververzadigd is ‘groeit’ deze kiem door het afzetten van opeenvolgende monolagen (atomen, moleculen of ionen). Door de zijwaartse verplaatsing van groeifronten, verplaatst het kristalvlak zich evenwijdig en groeit het kristal. Evenals het kristal is ook de groeisnelheid anisotroop (richtingsafhankelijk). De vlakken met de kleinste groeisnelheid blijven uiteindelijk over als habitusvlakken; het zijn meestal de dichtst bezette vlakken. Groeisnelheden, gemeten volgens de richting loodrecht op de vlakken variëren tussen zeer wijde grenzen. Macroscopische kristallen vormen zich soms in de natuur over geologische perioden; technologisch belangrijke kristallen zoals silicium, germanium, kwarts enz. kunnen binnen enkele uren gekweekt worden in het laboratorium. Roosterdefecten, in het bijzonder dislocaties, spelen een voorname rol bij de groei; bij lage oververzadiging ‘katalyseren’ zij het af zetten van groeilagen. Wanneer een dislocatie in een kristalvlak eindigt (afb.) zal het kristal groeien door afzetting van groeieenheden (moleculen, atomen of ionen) langs de trede verbonden aan de dislocatie. Hierdoor zal deze rand de spiraalvorm aannemen. Na groei bij lage oververzadiging liggen opeenvolgende spiraalwindingen ver genoeg uit elkaar om afzonderlijk waargenomen te worden. Bij grote oververzadiging ontstaan vicinaalheuvels doordat opeenvolgende groeifronten te dicht op elkaar volgen om gescheiden waargenomen te worden. Goed gevormde vlakken van kristallen vertonen meestal dergelijke groeifiguren waarvan de gedaante de symmetrie van het kristal weerspiegelt. Wanneer meerdere willekeurig georiënteerde kiemen zich ontwikkelen tot een compacte kristallijne massa spreekt men van polykristal. Gestolde metalen of legeringen zijn meestal polykristallijn: de verschillende kristallen worden korrels genoemd. Polykristallijne materialen doen zich macroscopisch isotroop voor. Indien daarentegen een kristal zich vormt uitgaande van één enkele kiem heeft men een eenkristal. Indien het zich vrij kan ontwikkelen wordt het begrensd door vlakken en vormt het een polyeder die de inwendige symmetrie tot uiting brengt. De polyedrische vorm is ongetwijfeld het eerste onderwerp van studie geweest; hij is echter niet essentieel.
Bij de vervaardiging van eenkristallen is het meestal zo, dat de stof uit een fase A overgaat in de gewenste eenkristallijne fase B onder condities waarbij A en B nagenoeg met elkaar in evenwicht zijn. Bij het smeltpunt b.v. is een eenkristal juist in evenwicht met een vloeistof van dezelfde samenstelling. Onttrekt men langzaam warmte aan het kristal dan gaat de vloeistof stollen, waarbij het kristal groeit. Uitgaande van een klein kristal (de ent) kan men zo een groot kristal kweken (methode van Kyropoulos). Bij een andere methode hangt men een ent in een verzadigde oplossing van de te kristalliseren stof. Door langzame afkoeling of verdamping raakt de oplossing oververzadigd; de opgeloste stof gaat neerslaan op de ent die daardoor groeit. Zeer bekend zijn de methodes van Czochralski en van Stockbarger.
Volgens Czochralski verhit men een kroes met de te kristalliseren stof tot iets boven het smeltpunt. Een ent laat men van boven zakken tot hij juist de vloeistof raakt. Wanneer vervolgens door stolling de ent begint te groeien trekt men hem langzaam omhoog, waarbij voortdurend nieuwgevormd kristallijn materiaal boven de vloeistofspiegel verschijnt. Om de homogeniteit van de groei te bevorderen wordt de ent met het eraan gegroeide kristal in een roterende beweging om een verticale as gehouden. Volgens Stockbarger laat men een ampul met de te kristalliseren stof zakken door een verticale ovenbuis, waarvan de temperatuur in de bovenste helft iets boven, en in de onderste helft iets beneden het smeltpunt is. De massa, gesmolten tijdens het verblijf in de bovenste helft stolt geleidelijk bij de overgang naar de onderste helft.
Het ontstaan van slechts één enkel eenkristal wordt bevorderd doordat de ampul van onder puntvormig toeloopt. Een ent hoeft hierbij dan niet te worden gebruikt.
De Czochralski-methode wordt o.a. gebruikt voor het kweken van kristallen van Ge en Si. Ook heeft men op deze wijze eenkristallijne staven van robijn kunnen maken met een diameter van ca. 2,5 cm en een lengte van 60 cm. De Stockbarger-methode leent zich voor de fabricage van kristallen met grote doorsnede, zoals alkalihalogeniden voor scintillatietellers.
