Основные принципы технического выращивания монокристаллов

0

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ

 

Получение монокристалла возможно при создании следующих условий: 1) перевода системы в метастабильное состояние; 2) обеспечения зародыша; 3) обеспечения правильного отвода тепла из кристаллизующейся системы.

Ниже приводится более подробный перечень общих условий, используемых в практике кристаллизации вещества:

1)    приготовление расплава, раствора и т. п. (имеется в виду подбор легирующей примеси, придающей кристаллу определенные физико-химические свойства), фиксирование pH раствора;

2)    подбор состава среды, в которой происходит кристаллизация (инертной, водородной и т. п.);

3)    выращивание или приготовление затравочных кристаллов необходимой формы и достаточной степени совершенства;

4)    выбор материала сосуда (в частности тигля), в котором происходит кристаллизация;

5)    монтаж затравочных кристаллов;

6)    перемешивание раствора или расплава;

7)    выбор нагревательного устройства (печи);

8)    обеспечение правильного отвода тепла;

9)    выбор устройства для равномерного относительного перемещения кристалла и печи;

10)    стабилизация и управление температурой кристаллизации;

11)    учет и использование закона геометрического отбора;

12)    борьба с посторонними кристаллами («паразитами»);

13)    поддержание стерильности на всех этапах подготовки и проведения процесса кристаллизации;

14)    извлечение выращенных монокристаллов.

Вышеперечисленные условия должны быть умело учтены для успешного решения задачи получения кристаллов, отвечающих определенным требованиям. В общем случае требования сводятся к тому, чтобы продукт был монокристаллом, содержал минимальное количество дефектов, при равномерном заданном составе во всем объеме, имел наименьшие напряжения и был использованным в науке и технике.

В связи с ростом потребности науки и техники в разнообразных по своим физико-химическим свойствам кристаллах наряду с общими проблемами приходится решать ряд частных проблем: 1) проблему очистки исходного сырья; 2) объемной обработки;

3) обработки поверхности; 4) контроля дефектов затравок и макрокристаллов (оптического, рентгеновского, химического и т.п.);

5) отжига кристаллов; 6) проблему автоматики и т. д.

Из вышерассмотренного становится ясным то обстоятельство, что успешное решение проблемы получения монокристаллов иногда может оказаться под силу лишь большому коллективу научных и технических сотрудников целого ряда смежных специальностей.

К настоящему времени разработан ряд принципиально различных методов выращивания кристаллов из растворов: динамический, гидротермальный, кристаллизация путем электролиза. Четвертый метод выращивания кристаллов из растворов в расплавах можно рассматривать как комбинированный метод выращивания, включающий в себя одновременно некоторые элементы методов выращивания из растворов и расплавов.

Особенно разнообразны приемы выращивания кристаллов из расплавов: метод И. В. Обреимова и Л. В. Шубников а, методы Бриджмена и Стокбаргера, методы Штебера и Стронга, метод зонной кристаллизации. Все они составляют группу методов кристаллизации вещества путем одностороннего охлаждения расплава. Вторую группу составляют методы получения кристаллов путем вытягивания затравки из расплава: метод Киропулоса, метод Чохральского и др.

Впервые для получения кристаллов корунда Вернейлем был разработан метод спекания порошка Аl2O3 в пламени гремучего газа. В последнее время он стал приобретать более универсальный характер.

Кристаллизацией вещества из твердого состояния пользуются значительно реже, чем кристаллизацией из жидкого состояния; отчасти поэтому методы перекристаллизации вещества отличаются меньшей разработанностью. Выгодное исключение представляет метод собирательной рекристаллизации и метод рекристаллизации обработки, т. е. рекристаллизации предварительно деформированного поликристаллического образца.

Кристаллизацией из парообразного состояния получают сравнительно совершенные кристаллы. В последние годы разработано несколько методов кристаллизации из парообразного состояния: зонный метод, метод молекулярного пучка, метод

транспортных реакций. Следует отметить способ получения кристаллов путем химических реакций. Обыкновенна кристаллический осадок выпадает в виде порошка, состоящего из очень мелких кристаллов. Однако если замедлить реакцию, то вновь выделяющееся вещество осаждается на уже готовые кристаллики, и последние будут расти.


Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Категория: Рефераты / Химия

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.