ተግባራዊ ክሪስታል ቁሶች

የዝግጅት ዘዴ

የማቅለጫ ዘዴ

ከመቅለጥ ውስጥ ያሉ ክሪስታሎች እድገት ትልቅ ነጠላ ክሪስታሎችን እና የተወሰኑ ቅርጾችን ነጠላ ክሪስታሎችን ለማዘጋጀት በጣም የተለመዱ እና አስፈላጊ ከሆኑ ዘዴዎች ውስጥ አንዱ ነው።

እንደ ኤሌክትሮኒክስ እና ኦፕቲክስ በመሳሰሉት ዘመናዊ ቴክኒካል አፕሊኬሽኖች ውስጥ የሚያስፈልጉት አብዛኛዎቹ ነጠላ ክሪስታል ቁሶች የሚዘጋጁት እንደ ነጠላ ክሪስታል ሲሊከን ፣ ጋአስ (ጋሊየም ኒትራይድ) ፣ LiNbO3 (ሊቲየም ኒዮባት) ፣ Nd: YAG (neodymium-doped ytterbium aluminum) በመሳሰሉት በማቅለጥ የእድገት ዘዴዎች ነው። ጋርኔት)፣ Al2O3 (ነጭ የከበረ ድንጋይ) እና የተወሰኑ የአልካላይን የምድር ብረቶች እና የአልካላይን ብረቶች halogenated ውህዶች፣ ወዘተ.

ከሌሎች ዘዴዎች ጋር ሲነጻጸር, ማቅለጥ እድገት አብዛኛውን ጊዜ ፈጣን እድገት እና ክሪስታሎች ከፍተኛ ንፅህና እና ታማኝነት ጥቅሞች አሉት. በማቅለጥ ዘዴው ቀላል የሆነው የክሪስታል እድገት መርህ ጥሬ እቃውን ለክሪስታል እድገት ማቅለጥ እና በተወሰኑ ሁኔታዎች ውስጥ ወደ አንድ ክሪስታል ማጠናከር ነው. የጥሬ ዕቃው ማቅለጥ እና ማቅለጫው ማጠናከሪያ ሁለት ዋና ደረጃዎች ናቸው.

ማቅለጫው በተቆጣጠሩት ሁኔታዎች ውስጥ በአቅጣጫ መንገድ መጠናከር አለበት, እና የእድገት ሂደቱ የሚከናወነው በጠንካራ ፈሳሽ በይነገጽ እንቅስቃሴ ነው. በማቅለጥ ውስጥ ክሪስታሎችን ለማደግ የስርዓቱ የሙቀት መጠን ከተመጣጣኝ የሙቀት መጠን በታች መሆን አለበት. የስርዓቱ የሙቀት መጠን ከተመጣጣኝ የሙቀት መጠን በታች የሆነበት ሁኔታ ቀዝቃዛ ይሆናል.

የንዑስ ማቀዝቀዣ ፍፁም ዋጋ የንዑስ ማቀዝቀዣ ደረጃ ነው, ይህም የስርዓቱን ንዑስ ማቀዝቀዣ መጠን ያሳያል. የንዑስ ማቀዝቀዝ ደረጃ በማቅለጥ ዘዴ ውስጥ ለክሪስታል እድገት የሚገፋፋ ኃይል ነው። ለአንድ የተወሰነ ክሪስታላይን ንጥረ ነገር በተወሰነ የንዑስ ማቀዝቀዣ ደረጃ ላይ ያለውን የክሪስታል እድገት መጠን የሚወስነው ዋናው ነገር በክሪስታል እና በማቅለጥ መካከል ያለው የሙቀት ቅልመት አንጻራዊ መጠን ነው።

መደበኛ የሙቀት መፍትሄ ዘዴ

የመፍትሄው ክሪስታሎች እድገት በጣም ረጅም ታሪክ ያለው እና በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላል። የዚህ ዘዴ መሰረታዊ መርህ የጥሬ ዕቃውን ሶላትን በሟሟ ውስጥ መፍታት እና ክሪስታሎች የሚበቅሉበትን የመፍትሄው ከመጠን በላይ የሆነ ሁኔታ ለመፍጠር ተገቢውን እርምጃ መውሰድ ነው። የመፍትሄው ዘዴ የሚከተሉትን ጥቅሞች አሉት.

1. ክሪስታሎች ከሟሟቸው በታች ባለው የሙቀት መጠን ሊበቅሉ ይችላሉ. ከሟሟቸው በታች የበሰበሱ ወይም የማይፈለጉ ክሪስታሎግራፊ ለውጦች የሚደረጉ ብዙ ክሪስታሎች አሉ እና አንዳንዶቹ በሚቀልጡበት ጊዜ ከፍተኛ የእንፋሎት ግፊት አላቸው። መፍትሄው እነዚህ ክሪስታሎች በዝቅተኛ የሙቀት መጠን እንዲራቡ ያስችላቸዋል, ስለዚህም ከላይ ያሉትን ችግሮች ያስወግዳል. በተጨማሪም ክሪስታሎች በዝቅተኛ የሙቀት መጠን እንዲበቅሉ ለማድረግ የሙቀት ምንጭ እና የእድገት መርከብ ለመምረጥ ቀላል ነው።

2. የተቀነሰ viscosity. አንዳንድ ክሪስታሎች በቅልጥ ሁኔታ ውስጥ በጣም ዝልግልግ ናቸው እና ሲቀዘቅዙ ክሪስታሎች መፍጠር እና ብርጭቆ ሊሆኑ አይችሉም።

3. ሙሉ ቅርጽ ያላቸው ወደ ትልቅ, ወጥ ክሪስታሎች ማደግ ቀላል ነው.

4. በአብዛኛዎቹ ሁኔታዎች ክሪስታል የእድገት ሂደት በቀጥታ ሊታይ ይችላል, ይህም የክሪስታል እድገት ኪኔቲክስ ጥናትን ያመቻቻል. የመፍትሄው ዘዴ ጉዳቶቹ ብዙ ክፍሎች, የክሪስታል እድገትን የሚነኩ ምክንያቶች ውስብስብነት, የዘገየ የእድገት ፍጥነት እና ረጅም ጊዜ (ብዙውን ጊዜ በአስር ቀናት ወይም እንዲያውም ከአንድ አመት በላይ ይወስዳል).

በተጨማሪም የመፍትሄው ዘዴ ለክሪስታል እድገት የሙቀት መቆጣጠሪያ ከፍተኛ ትክክለኛነት ይጠይቃል. በመፍትሔው ዘዴ ለ ክሪስታል እድገት አስፈላጊው ሁኔታ: የመፍትሄው ትኩረት በዚያ የሙቀት መጠን ካለው ሚዛናዊ ትኩረት የበለጠ ነው ፣ ማለትም የሱፐርሳቹሬትሽን ደረጃ። የመንዳት ኃይል የሱፐርሰቱሬሽን ደረጃ ነው.

ከፍተኛ-ሙቀት የመፍትሄ ዘዴ

ከፍተኛ ሙቀት ያለው የመፍትሄ ዘዴ ክሪስታሎችን ለማልማት ጠቃሚ ዘዴ ሲሆን በመጀመሪያዎቹ አልኬሚዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ከዋሉት ዘዴዎች አንዱ ነበር. ክሪስታሎችን ከመፍትሔው ወይም ከተቀለጠ የጨው መሟሟት በከፍተኛ ሙቀት ማብቀል የሶሉቱ ክፍል ከሟሟው ነጥብ በታች ባለው የሙቀት መጠን እንዲያድግ ያስችለዋል። ይህ ዘዴ ከሌሎች ዘዴዎች ይልቅ የሚከተሉት ጥቅሞች አሉት.

1. ጠንካራ ተፈጻሚነት፣ ተገቢውን ፍሰት ወይም የፍሰቶች ጥምረት እስካገኙ ድረስ ነጠላ ክሪስታሎችን ማደግ ይችላሉ።

2. ብዙ refractory ውህዶች እና መቅለጥ ነጥብ ውስጥ ዋጋ ወይም ደረጃ ለውጥ ቁሶች, እንዲሁም ቀልጠው ውህዶች ያልሆኑ ተመሳሳይ ስብጥር, ለማደግ ወይም ማደግ አይችልም መቅለጥ ጀምሮ በቀጥታ ሊሆን አይችልም ጊዜ በጣም ተለዋዋጭ ወይም ከፍተኛ ሙቀት ነው. የተሟላ ከፍተኛ ጥራት ያለው ነጠላ ክሪስታሎች ፣ በዝቅተኛ የሙቀት መጠን እድገት ምክንያት ፍሰት ዘዴ ፣ የፍሰት ዘዴው በዝቅተኛ የእድገት ሙቀት ምክንያት ልዩ ችሎታ ያሳያል።

በቀለጠ ጨው ዘዴ የክሪስታል ዝግጅት ጉዳቶች

ቀስ ብሎ ክሪስታል እድገት; ለመመልከት ቀላል አይደለም; ፍሰቶች ብዙውን ጊዜ መርዛማ ናቸው; ትንሽ ክሪስታል መጠን; በባለብዙ ክፍል ፍሰቶች የጋራ መበከል.

ይህ ዘዴ የሚከተሉትን ቁሳቁሶች ለማዘጋጀት ተስማሚ ነው.

(1) ከፍተኛ የማቅለጫ ነጥብ ያላቸው ቁሳቁሶች;

(2) በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ደረጃ ሽግግር ያላቸው ቁሳቁሶች;

(3) በክፍሎቹ ውስጥ ከፍተኛ የእንፋሎት ግፊት ያላቸው አካላት. መሰረታዊ መርሆ: ከፍተኛ ሙቀት ያለው የመፍትሄ ዘዴ በከፍተኛ ሙቀት ሁኔታዎች ውስጥ ተስማሚ በሆነ ፍሰት ውስጥ የሚሟሟ ክሪስታል ንጥረ ነገር ነው, እና መሰረታዊ መርሆው በክፍሉ የሙቀት መጠን መፍትሄ ዘዴ ጋር ተመሳሳይ ነው. ይሁን እንጂ የፍሰት ምርጫ እና የመፍትሄው ደረጃ ግንኙነትን መወሰን በከፍተኛ የሙቀት መጠን መፍትሄ ዘዴ ውስጥ ለክሪስቶች እድገት ቅድመ ሁኔታ ነው.

አካላዊ-ኬሚካላዊ የእንፋሎት ደረጃ ዘዴ

ጋዝ-ደረጃ ተብሎ የሚጠራው ለክሪስታል ማደግ ዘዴው የሚበቅለውን ክሪስታል ቁስ ወደ ጋዝ ምዕራፍ በመቀየር፣ በትነት እና በመበስበስ ሂደት እንዲበቅል ማድረግ እና ከዚያም በተመጣጣኝ ሁኔታ የተሞላ ትነት እንዲሆን ማድረግ እና በኮንደንስሽን ወደ ክሪስታል ማደግ እና ማደግ ነው። ክሪስታላይዜሽን. በጋዝ ደረጃ ዘዴ የክሪስታል እድገት ባህሪዎች የሚከተሉት ናቸው ።

1. የበቀለው ክሪስታሎች ከፍተኛ ንፅህና;

2. የበቀለው ክሪስታሎች ጥሩ ታማኝነት;

3. ክሪስታሎች ቀስ በቀስ የእድገት መጠን;

4. ለመቆጣጠር አስቸጋሪ የሆኑ ተከታታይ ምክንያቶች እንደ የሙቀት ቅልጥፍና፣ የሱፐርሰቱሬሽን ሬሾ፣ የተሸካሚ ​​ጋዝ ፍሰት መጠን፣ወዘተ በአሁኑ ጊዜ የጋዝ ፍሰቱ ዘዴ በዋናነት ለዊስክ እድገት እና ለኤፒታክሲያል ፊልሞች እድገት (ተመሳሳይ እና heterogeneous epitaxy) ፣ ትልቅ መጠን ያለው የጅምላ ክሪስታሎች እድገት ግን ጉዳቶቹ አሉት።

የ vapor phase ዘዴ በሁለት ዋና ዋና ዓይነቶች ሊከፈል ይችላል-አካላዊ

የእንፋሎት ማጠራቀሚያ (PVD)፡- የ polycrystalline ቁሶችን በአካላዊ ውህደት ወደ ነጠላ ክሪስታሎች መለወጥ፣ እንደ ሱቢሚሽን-ኮንደንስሽን፣ ሞለኪውላር ጨረር ኤፒታክሲ እና ካቶዲክ ስፕትተርስ ያሉ;

የኬሚካል የእንፋሎት ማጠራቀሚያ (CVD)፡- የ polycrystalline ጥሬ ዕቃዎችን በኬሚካላዊ ሂደቶች በኬሚካላዊ ሂደቶች አማካኝነት በጋዝ ወቅት ወደ ነጠላ ክሪስታሎች መለወጥ, እንደ ኬሚካዊ ማጓጓዣ ዘዴ, የጋዝ መበስበስ ዘዴ, የጋዝ ውህደት ዘዴ እና የ MOCVD ዘዴ.