Метод Стокбаргера — Бриджмена
В методе Стокбаргера — Бриджмена чаще всего применяется кристаллизация при вертикальном перемещении (сверху вниз) контейнера с веществом через зону плавления. В этом случае тигель с шихтой медленно опускается из высокотемпературной части печи Т, в низкотемпературную Т2 через диафрагму (рис. 3.3). Этот метод позволяет выращивать кристаллы как в результате спонтанного зародышеобразования, так… Читать ещё >
Метод Стокбаргера — Бриджмена (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Метод Стокбаргера — Бриджмена, или метод направленной кристаллизации, отличается от вышеописанных методов Киропулоса и Чохральского тем, что закристаллизовывается весь объем расплава, помещаемого, как правило, в цилиндрический контейнер. Этот метод технически прост и позволяет выращивать кристаллы заданного диаметра подбором соответствующего тигля. Кристаллизация может осуществляться перемещением контейнера через зону плавления или плавным снижением температуры в условиях постоянного градиента температурного поля (кристаллизация в вертикальном направлении и горизонтальная направленная кристаллизация соответственно).
В методе Стокбаргера — Бриджмена чаще всего применяется кристаллизация при вертикальном перемещении (сверху вниз) контейнера с веществом через зону плавления. В этом случае тигель с шихтой медленно опускается из высокотемпературной части печи Т, в низкотемпературную Т2 через диафрагму (рис. 3.3). Этот метод позволяет выращивать кристаллы как в результате спонтанного зародышеобразования, так и на затравках. В первом случае дну контейнера придают коническую форму. Кристаллизация начинается в суженной донной части тигля. По мере опускания тигля в холодную зону в вершине конуса возникают немногочисленные центры кристаллизации. В результате геометрического отбора остается один кристалл, который, разрастаясь, занимает все сечение контейнера (рис. 3.4). Иногда для обеспечения выращивания единственного кристалла на некотором расстоянии от дна тигля делают еще одно сужение (рис. 3.4, в).
Рис. 3.2. Рабочая камера печи (7) и тигель с расплавом и растущим кристаллом (2).
Как отмечалось выше, выращиваемые этим методом монокристаллы принимают форму тигля. Поэтому в них неизбежны напряжения, которые иногда приводят к растрескиванию монокристалла. Второй существенный недостаток метода Стокбаргера — Бриджмена заключается в невозможности контроля ориентации кристалла. Несмотря на это, методы направленного охлаждения контейнера с расплавом широко используются, так как позволяют путем применения разного рода диафрагм и систем дополнительного нагрева управлять температурными градиентами, особенно в зоне роста кристалла.
Рис. 3.3. Схема метода направленной кристаллизации:
1 — нагреватель; 2 — тигель; 3 — расплав; 4 — кристалл Метод Стокбаргера — Бриджмена используется для выращивания широкого класса веществ. Наиболее часто он применяется для получения металлических, органических, а также ряда диэлектрических монокристаллов: оксидов, фторидов, сульфидов, галогенидов и др.
Рис. 3.4. Приготовление монокристаллической затравки методом геометрического отбора:
а — коническая верхушка для «естественного» отбора; б — отбор с помощью сужения; в — кварцевый тигель с узкой изогнутой трубкой для отбора.