і печі.
Переваги :
· відсутність флюсів та дорогих матеріалів тиглів;
· відсутність необхідності точного контролю температури;
· можливість контролю за зростанням монокристала.
Недоліки :
· через високої температури росту кристали мають внутрішні напруження;
· стехіометрія складу може порушуватися внаслідок відновлення компонентів воднем і випаровування летючих речовин.
Швидкість вирощування - кілька мм/год.
На малюнках показаний принцип вирощування монокристалів по методу Вернейля і установче обладнання.
5. Метод зонної плавки
Зонна плавка полягає в прогоні зони розплаву по довжині заготовки монокристалу, одночасно в зоні розплаву концентруються домішки і відбувається очищення кристала, кінцеву частину якого потім видаляють. Нагрівання здійснюється індукційним, радіаційно-оптичним або іншим методом.
Схема пристрою для зонної плавки:
- затравка, 2 - розплав, 3 - полікристалічний злиток, 4 - нагрівач (стрілкою показано напрямок руху нагрівача).
Система для індукційної зонної плавки германію
. Гідротермальної вирощування
Гідротермальний метод вирощування кристалів використовується для вирощування кристалів, які важко або неможливо виростити іншими методами, так як найбільш близько імітує процеси утворення мінералів у природі. В основі його лежить той факт, що при високих температурах (до 700 ° С) і тисках (до 3000 атм.) Водні розчини солей здатні активно розчиняти з'єднання, практично нерозчинні при нормальних умовах. Для гідротермального вирощування кристалів використовують спеціальні міцні сталеві посудини - автоклави, здатні витримати такі екстремальні тиску і температури.
Найбільш поширеною є модифікація гідротермального методу, що називається методом перекристалізації в умовах позитивного температурного градієнта. Суть його полягає в наступному:
На дні автоклава, що нагрівається знизу і охолоджуваного зверху, розміщується розчиняється речовина - шихта. Над нею розташовані затравки (пластини, випиляні за певним напрямом з кристала вирощуваного речовини). У автоклаві створюється різниця температур (нижня зона більш гаряча), чому сприяє діафрагма - перегородка з отворами, що розділяє верхню і нижню зони. Розчин циркулює між гранулами шихти, насичуючись речовиною вирощуваного кристала. Одночасно відбувається нагрівання гідротермального розчину. Гарячий (і тому - більш легкий) розчин надходить у верхню частину автоклава, де остигає.
Розчинність кристаллизуемой речовини з пониженням температури знижується, надлишок розчиненої речовини відкладається дно затравки. Холодний високощільний збіднений розчин опускається в нижню частину автоклава і цикл повторюється. Процес ведеться до повного перенесення речовини шихти на затравки. У результаті цих процесів і росте кристал. Швидкість вирощування становить від часток мм до декількох мм на добу. Вирощувані монокристали зазвичай мають високу якість і характерну кристалографічну огранювання, т.к. ростуть в умовах більш-менш близьких до рівноважних.
7. Метод Чохральського
Метод Чохральського - метод вирощування кристалів шляхом витягування їх вгору від вільної поверхні великого обсягу розплаву з ініціацією початку кристалізації шляхом приведення затравочного кристала (або декількох кристалів) заданої структури і кристалографічної орієнтації в контакт з вільною поверхнею розплаву.
Може використовуватися для вирощування кристалів елементів і хімічних сполук, стійких при температурах плавлення-кристалізації.
За час промислового використання (з 1950-х років) були розроблені різні модифікації методу Чохральського. Так, для вирощування профільованих кристалів використовується модифікація методу Чохральського, звана методом Степанова. Модифікація найбільш відома стосовно до вирощування сапфіру і кремнію.
В іноземній літературі для позначення матеріалів, отриманих методом Чохральського, а також для самого технологічного процесу і устаткування, використовуваного для вирощування злитків цим методом, використовується абревіатура «CZ» (від англ. CZochralski Zone - СР з FZ - Float Zone). Наприклад: англ. «CZ-puller» або ньому. «Die Ofen f? r CZ-Kristallzuechtung» установка для вирощування матеріалу методом Чохраль...
