Кристаллы могут расти и в газе. Для этого газообразный металл охлаждают ниже температуры Тм или увеличивают давление до Р > Р2 (рис.1).
В обоих случаях газ становится пересыщенным и нестабильным. В нем рано или поздно возникают зародыши твердой фазы и происходит кристаллизация. Такую кристаллизацию используют для выращивания чистых от примесей металлических монокристаллов. Для этого кварцевый сосуд заполняют металлом, под вакуумом заваривают, помещают в печь и нагревают до температуры выше Тм. Металл испаряется и давление пара достигает равновесного для данной температуры. Затем один конец сосуда охлаждают. В охлажденной части пар пересыщается и возникают зародыши кристаллов. Для образования зародыша необходимо 25-50%-ное пересыщение. На стенках сосуда и активных примесях зарождение происходит при меньших пересыщениях. Если необходимо получить монокристалл, пересыщение газовой фазы после образования зародыша уменьшают во избежание появления новых зародышей. Иногда во охлажденную часть сосуда вводят затравочный кристалл.
Образовавшиеся зародыши способны к росту при пересыщениях ≈ 1%. При небольших пересыщениях растут более совершенные кристаллы, чем из расплава. В паре они растут медленнее, чем в жидкости. Для роста при малых пересыщениях достаточно выхода на поверхность кристалла одной винтовой дислокации. К ступеньке винтовой дислокации присоединяются переходящие из пара атомы и растет спираль (рис.2, а).
В результате образуется конусообразный кристалл, ось которого совпадает с винтовой дислокацией (рис.2, в). Вершина кристалла находится в более благоприятных условиях для роста. Она удалена от основания и врастает в пересыщенный металлический пар. Сначала скорость роста кристалла увеличивается с удалением вершины от основания, а затем становится постоянной. Переход газообразной фазы в кристаллическую прекратится, когда химические потенциалы металла в вершине кристалла и пересыщенном паре сравняются.
