小型晶體生長爐設備

簡要描述：小型晶體生長爐設備是一種用于電子與通信技術領域的工藝試驗儀器，是用一定的方法和技術，使單晶體由液態或氣態結晶成長。由液態結晶又可以分成熔體生長或溶液生長兩大類。

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更新時間：2022-01-13
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小型晶體生長爐設備

原則上可以由固態、液態（熔體或溶液）或氣態生長而得。實際上人工晶體多半由熔體達到一定的過冷或溶液達到一定的過飽和而得。晶體生長是用一定的方法和技術，使單晶體由液態或氣態結晶成長。由液態結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最主要的方法，適用于大尺寸晶體的批量生產。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或電阻加熱。半導體鍺、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。應用此方法時控制晶體品質的主要因素是固液界面的溫度梯度、生長速率、晶轉速率以及熔體的流體效應等。

區熔法

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

小型晶體生長爐設備

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水浴育晶裝置，它包括一個既保證密封又能自轉的掣晶桿使結晶界面周圍的溶液成分能保持均勻，在育晶器內裝有溶液，它由水浴中水的溫度來嚴格控制其溫度并達到結晶。掌握合適的降溫速度，使溶液處于亞穩態并維持適宜的過飽和度是非常必要的

對于具有負溫度系數或其溶解度溫度系數較小的材料，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，采用這種辦法結晶的叫蒸發法。

助熔劑法

這個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。對很多高熔點的氧化物或具有高蒸發氣壓的材料，都可以用此方法來生長晶體。這方法的優點是生長時所需的溫度較低。此外對一些具有非同成分熔化（包晶反應）或由高溫冷卻時出現相變的材料，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例，使用此法要注意溶質與助熔劑之間的相平衡問題。

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