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小型晶體生長爐

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產(chǎn)品簡介

簡要描述：小型晶體生長爐是一種用于電子與通信技術(shù)領(lǐng)域的工藝試驗(yàn)儀器，于2011年6月7日啟用。

詳細(xì)介紹

小型晶體生長爐

原則上可以由固態(tài)、液態(tài)（熔體或溶液）或氣態(tài)生長而得。實(shí)際上人工晶體多半由熔體達(dá)到一定的過冷或溶液達(dá)到一定的過飽和而得。晶體生長是用一定的方法和技術(shù)，使單晶體由液態(tài)或氣態(tài)結(jié)晶成長。由液態(tài)結(jié)晶又可以分成熔體生長或溶液生長兩大類。

熔體生長又分為：

直拉法

此法是由熔體生長單晶的一項(xiàng)最主要的方法，適用于大尺寸晶體的批量生產(chǎn)。被加熱的坩堝中盛著熔融的料，籽晶桿帶著籽晶由上而下插入熔體，由于固液界面附近的熔體維持一定的過冷度、熔體沿籽晶結(jié)晶，并隨籽晶的逐漸上升而生長成棒狀單晶。坩堝可以由高頻感應(yīng)或電阻加熱。半導(dǎo)體鍺、硅、氧化物單晶如釔鋁石榴石、釓鎵石榴石、鈮酸鋰等均用此方法生長而得。應(yīng)用此方法時(shí)控制晶體品質(zhì)的主要因素是固液界面的溫度梯度、生長速率、晶轉(zhuǎn)速率以及熔體的流體效應(yīng)等。

坩堝下降法

將盛滿材料的坩堝置放在豎直的爐內(nèi)爐分上下兩部分，中間以擋板隔開，上部溫度較高，能使坩堝內(nèi)的材料維持熔融狀態(tài)，下部則溫度較低，當(dāng)坩堝在爐內(nèi)由上緩緩下降到爐內(nèi)下部位置時(shí)，材料熔體就開始結(jié)晶。坩堝的底部形狀多半是形，或帶有,便于優(yōu)選籽晶,也有半球形狀的以便于籽晶生長。晶體的形狀與坩堝的形狀是一致的，大的堿鹵化合物及氟化物等光學(xué)晶體是用這種方法生長的。

區(qū)熔法

將一個(gè)多晶材料棒，通過一個(gè)狹窄的高溫區(qū)，使材料形成一個(gè)狹窄的熔區(qū)，移動材料棒或加熱體，使熔區(qū)移動而結(jié)晶，最后材料棒就形成了單晶棒。這方法可以使單晶材料在結(jié)晶過程中純度提得很高，并且也能使摻質(zhì)摻得很均勻。區(qū)熔技術(shù)有水平法和依靠表面張力的浮區(qū)熔煉兩種。

小型晶體生長爐

溶液生長又分為：

水溶液法

一般由水溶液中生長晶體需要一個(gè)水浴育晶裝置，它包括一個(gè)既保證密封又能自轉(zhuǎn)的掣晶桿使結(jié)晶界面周圍的溶液成分能保持均勻，在育晶器內(nèi)裝有溶液，它由水浴中水的溫度來嚴(yán)格控制其溫度并達(dá)到結(jié)晶。掌握合適的降溫速度，使溶液處于亞穩(wěn)態(tài)并維持適宜的過飽和度是非常必要的

對于具有負(fù)溫度系數(shù)或其溶解度溫度系數(shù)較小的材料，可以使溶液保持恒溫，并且不斷地從育晶器中移去溶劑而使晶體生長，采用這種辦法結(jié)晶的叫蒸發(fā)法。

水熱法

在高溫高壓下，通過各種堿性或酸性的水溶液使材料溶解而達(dá)到過飽和進(jìn)而析晶的生長晶體方法叫水熱生長法。這個(gè)方法主要用來合成水晶，其他晶體如剛玉、方解石、藍(lán)石棉以及很多氧化物單晶都可以用這個(gè)方法生成。水熱法生長的關(guān)鍵設(shè)備是高壓釜，它是由耐高溫、高壓的鋼材制成。它通過自緊式或非自緊式的密封結(jié)構(gòu)使水熱生長保持在200～1000°C的高溫及1000～10000大氣壓的高壓下進(jìn)行。培養(yǎng)晶體所需的原材料放在高壓釜內(nèi)溫度稍高的底部，而籽晶則懸掛在溫度稍低的上部。由于高壓釜內(nèi)盛裝一定充滿度的溶液，更由于溶液上下部分的溫差，下部的飽和溶液通過對流而被帶到上部，進(jìn)而由于溫度低而形成過飽和析晶于籽晶上。被析出溶質(zhì)的溶液又流向下部高溫區(qū)而溶解培養(yǎng)料。水熱合成就是通過這樣的循環(huán)往復(fù)而生長晶體。

助熔劑法

這個(gè)方法是指在高溫下把晶體原材料溶解于能在較低溫熔融的鹽溶劑中，形成均勻的飽和溶液，故又稱熔鹽法。通過緩慢降溫或其他辦法，形成過飽和溶液而析出晶體。它類似于一般的溶液生長晶體。對很多高熔點(diǎn)的氧化物或具有高蒸發(fā)氣壓的材料，都可以用此方法來生長晶體。這方法的優(yōu)點(diǎn)是生長時(shí)所需的溫度較低。此外對一些具有非同成分熔化（包晶反應(yīng)）或由高溫冷卻時(shí)出現(xiàn)相變的材料，都可以用這方法長好晶體。BaTiO3晶體及Y3Fe5O12晶體的生長成功，都是此方法的代表性實(shí)例，使用此法要注意溶質(zhì)與助熔劑之間的相平衡問題。

關(guān)鍵詞：生長爐

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