Kirropoulos și Bridgman
Dobrzhansky, Czochralski, Stepanov, topirea zonei
Containerul cu topitura și semințele cristalului este răcit astfel încât semințele să fie întotdeauna mai reci decât topitura. Datorită acestui fapt, se creează un gradient de temperatură, de exemplu de la topitură la cristalul de însămânțare.
Gradientul de temperatură nu ar trebui să fie mare: pentru a avea un cristal de bună calitate. Acest lucru se realizează în mai multe moduri: modificați temperatura în raport cu containerul, mutați încălzitorul (Bridgament, Stoletov).
Metoda Czochralski este utilizată în special pe scară largă - metoda de extragere din topitură.
1 - tija; 2 - creuzet intern; 3 - cristal de semințe; 4 - umplerea cu ZrO2; 5 - creuzet extern.
Pro tehnici: rate de creștere ridicate, cristale de bună calitate.
Utilizat pentru producția industrială de metale și cristale semiconductoare.
Atunci când se produc cristale de semințe ultrapurale, o parte este extrasă din partea topită a lingoului, iar partea neetanșată este un recipient - metoda fără creuzet a creuzetului rece (Garnissage).
Metoda de topire a zonei: recipientul este încălzit astfel încât să se formeze o zonă care cristalizează datorită faptului că cristalul cade în regiunea temperaturilor mai scăzute.
Metoda Vernel: o pulbere (de exemplu Al2O3) este turnată în porții prin tuburi și intră în arzător, se formează abur. Cristalul de însămânțare este în cuptor, vaporii sunt depuși pe el și cristalul crește rapid.
Cristalizarea din topitură este similară în multe moduri cu cristalizarea dintr-o soluție.
Toate metodele se bazează pe concluzii din teoria cinetică a creșterii cristalelor: creșterea este posibilă numai atunci când un gradient de temperatură este menținut în apropierea suprafeței cristalului (nu trebuie să fie mare), prin urmare, prezența unui încălzitor și a unui frigider.
Metodele de creștere a cristalelor dintr-o topitură sunt utilizate pentru acele substanțe a căror solubilitate este scăzută sau are TCR zero.
Nu se aplică substanțelor cu modificări la temperaturi ridicate, pentru substanțele care se topesc cu descompunere.
Cel mai frecvent defect este tensiunea termică, blocabilitatea (datorită curenților de temperatură și de convecție).
În tranziția de la starea topită la solid, volumul aproape întotdeauna se schimbă discontinuu, în soluția cristalină apar voiduri microscopice, care ulterior nu se umple și cristalul devine turbid.
Rata de creștere este aproximativ egală cu unitățile de până la zeci de mm / h - foarte ridicată în comparație cu rata de creștere a soluției în topitură (sute de milimetri / oră).
Un grup special pentru obținerea cristalelor mari sunt metode de cristalizare la temperaturi ridicate T și P în atmosferele de gaz corespunzătoare sau în vid.
Pentru a produce cristale mari (CdS, CdCl, ZnS, ZnCl), cristalele sunt de obicei utilizate dintr-o topitură la o presiune de zeci sau sute de atmosfere în autoclave speciale.
Dezavantaje ale metodei: Pericol de explozie.
Metode crucible și non-crucible de creșteri de creștere
Cea mai veche metodă de creuzet de la Bridgins. În creuzet cu capăt ascuțit există un cristal de semințe.
Creuzetul este fabricat dintr-o substanță cu un Tm >> Tm dintr-un semiconductor plasat în el.
După încărcarea creuzetului, semiconductorul cristalizează cu materie, se introduce într-un cuptor și se încălzește la T >> T prin topirea materialului.
Cuptorul cu topitură este răcit astfel încât cristalizarea să înceapă cu un capăt ascuțit. Deoarece volumul topiturii din partea conică a creuzetului este mic, probabilitatea formării mai multor centre de cristalizare este mică și un centru este mare.
Pe măsură ce creuzetul coboară prin zona cuptorului, frontul de cristalizare se mișcă în mod constant în sus și cristalul crește, formând un singur cristal care repetă forma și dimensiunile creuzetului.
Dar cel mai adesea există mai multe centre de cristalizare, prin urmare, lingoul constă din mai multe granule mari de cristal unic (poate sparge structura).
Această metodă este folosită pentru creșterea cristalelor semiconductoare (Si, Ge), precum și acele substanțe care se descompun la încălzire (calcogenide).
Un alt tip al acestei metode se numeste topirea zonei.
Un material policristalin este plasat la un capăt al creuzetului, iar la celălalt capăt, o singură cristalină. Creuzetul este plasat într-un tub de aluminiu în care este amplasat un încălzitor. Se mișcă în cuptor. Într-o zonă îngustă, încălzirea se poate face prin intermediul unui cuptor cu temperatură ridicată.
După însămânțare, taxa se dizolvă. Zona topită 2 se deplasează de la sămânța 1 de-a lungul creuzetului și tot materialul suferă dizolvare și trece într-o stare cu un singur cristal.
Metoda lui Bridgins-Stockbarger se referă la metoda cristalizării direcționale, precum și la metoda de topire a zonei: scăderea topită a temperaturii topiturii cu un gradient de temperatură constantă.
Metoda lui Bridges-Stockbarger dezvoltă o clasă largă de substanțe (cristale metalice, organice, dielectrice singulare).
Pro: 1. Simplitatea realizării tehnice
2. Capacitatea de a specifica diametrul cristalului în creștere prin selectarea creuzetului adecvat
Contra: influența semnificativă a creuzetului asupra calității creșterii cristalului, prin urmare, contaminarea chimică a topiturii. Există o probabilitate de interacțiune a pereților creuzetului cu cristalul la răcire.
Cristale halogenurile talie RNC-6 TaCl - TaBr și KRS-5 TaBr - taj posedă transmitanță bună, în special în regiunea spectrală în infraroșu - sunt utilizate în optică și obținută prin Bridgman-Stockbarger.