Выращивание монокристалов

Монокристалл – качественный однородный кристалл, который иногда имеет анизотропию физических свойств и особую непрерывную кристаллическую решетку.

Если брать лаборатории промышленные и предназначенные для исследований, то «создание» монокристаллов осуществляется из паров, расплавов, из твёрдой фазы или путём известных хим. реакций. Осуществляется кристаллизация электролитического типа под давлением, иногда её осуществляют из гелей. Для совершенных кристаллов большого диаметра применяют метод выращивания из растворов, множества расплавов, не стоит забывать и о паровой фазе.

Всё чаще для производства монокристаллов сапфира методом Киропулоса применяют специальную установку. Сапфир используют в оптической промышленности и довольно часто встречается в электронике.

Основные элементы установки:

• теплоизоляция;
• камера, предназначенная для кристаллизации;
• тигель с расплавом;
• главный элемент - нагреватель;
• водоохлаждаемый шток (вращаемый);
• датчик веса.

Главным достоинством при выборе метода Киропоулоса можно назвать то, что монокристалл не находится в контакте с окружающими стенками тигля в момент роста. В процессе выращивания возможно перемешивание расплава тем или иным способом. Существуют и некоторые трудности - контроль скорости подъема и параметров роста, ведь их невозможно поддерживать строго постоянными. В этом случае выращивание монокристаллов уже зависит от опыта и мастерства оператора. В описанном методе, монокристаллическая затравка входит в контакт с расплавом, который расположен в тигле. После чего, на затравке происходит нарастание кристалла в форме полумесяца. Как только нарастающий он доходит до тигля, то начинает подниматься вместе с кристаллодержателем вверх на пару мм и снова продолжает рост до следующего нарастания. На боковой поверхности можно заметить характерные кольцеобразные метки как следствие перехода от уровня к следующему.

Существует огромное количество методов для выращивания монокристаллов из расплава: Наккена, Бриджмена, не менее популярные Вернейля, Стокбаргера, Чохральского, а также Штёбера.