小型晶體生長(zhǎng)爐

小型晶體生長(zhǎng)爐

原則上可以由固態(tài)、液態(tài)（熔體或溶液）或氣態(tài)生長(zhǎng)而得。實(shí)際上人工晶體多半由熔體達(dá)到一定的過(guò)冷或溶液達(dá)到一定的過(guò)飽和而得。晶體生長(zhǎng)是用一定的方法和技術(shù)，使單晶體由液態(tài)或氣態(tài)結(jié)晶成長(zhǎng)。由液態(tài)結(jié)晶又可以分成熔體生長(zhǎng)或溶液生長(zhǎng)兩大類。

熔體生長(zhǎng)又分為：

直拉法

此法是由熔體生長(zhǎng)單晶的一項(xiàng)最主要的方法，適用于大尺寸晶體的批量生產(chǎn)。被加熱的坩堝中盛著熔融的料，籽晶桿帶著籽晶由上而下插入熔體，由于固液界面附近的熔體維持一定的過(guò)冷度、熔體沿籽晶結(jié)晶，并隨籽晶的逐漸上升而生長(zhǎng)成棒狀單晶。坩堝可以由高頻感應(yīng)或電阻加熱。半導(dǎo)體鍺、硅、氧化物單晶如釔鋁石榴石、釓鎵石榴石、鈮酸鋰等均用此方法生長(zhǎng)而得。應(yīng)用此方法時(shí)控制晶體品質(zhì)的主要因素是固液界面的溫度梯度、生長(zhǎng)速率、晶轉(zhuǎn)速率以及熔體的流體效應(yīng)等。 

坩堝下降法

將盛滿材料的坩堝置放在豎直的爐內(nèi)爐分上下兩部分，中間以擋板隔開(kāi)，上部溫度較高，能使坩堝內(nèi)的材料維持熔融狀態(tài)，下部則溫度較低，當(dāng)坩堝在爐內(nèi)由上緩緩下降到爐內(nèi)下部位置時(shí)，材料熔體就開(kāi)始結(jié)晶。坩堝的底部形狀多半是形，或帶有*,便于優(yōu)選籽晶,也有半球形狀的以便于籽晶生長(zhǎng)。晶體的形狀與坩堝的形狀是一致的，大的堿鹵化合物及氟化物等光學(xué)晶體是用這種方法生長(zhǎng)的。

區(qū)熔法

小型晶體生長(zhǎng)爐

溶液生長(zhǎng)又分為：

水溶液法

對(duì)于具有負(fù)溫度系數(shù)或其溶解度溫度系數(shù)較小的材料，可以使溶液保持恒溫，并且不斷地從育晶器中移去溶劑而使晶體生長(zhǎng)，采用這種辦法結(jié)晶的叫蒸發(fā)法。

水熱法

在高溫高壓下，通過(guò)各種堿性或酸性的水溶液使材料溶解而達(dá)到過(guò)飽和進(jìn)而析晶的生長(zhǎng)晶體方法叫水熱生長(zhǎng)法。這個(gè)方法主要用來(lái)合成水晶，其他晶體如剛玉、方解石、藍(lán)石棉以及很多氧化物單晶都可以用這個(gè)方法生成。水熱法生長(zhǎng)的關(guān)鍵設(shè)備是高壓釜，它是由耐高溫、高壓的鋼材制成。它通過(guò)自緊式或非自緊式的密封結(jié)構(gòu)使水熱生長(zhǎng)保持在200～1000°C的高溫及1000～10000大氣壓的高壓下進(jìn)行。培養(yǎng)晶體所需的原材料放在高壓釜內(nèi)溫度稍高的底部，而籽晶則懸掛在溫度稍低的上部。由于高壓釜內(nèi)盛裝一定充滿度的溶液，更由于溶液上下部分的溫差，下部的飽和溶液通過(guò)對(duì)流而被帶到上部，進(jìn)而由于溫度低而形成過(guò)飽和析晶于籽晶上。被析出溶質(zhì)的溶液又流向下部高溫區(qū)而溶解培養(yǎng)料。水熱合成就是通過(guò)這樣的循環(huán)往復(fù)而生長(zhǎng)晶體。 

助熔劑法