В начале двадцатого века принципы современной науки и техники непрерывно использовались для управления процессом роста кристаллов, и рост кристаллов начал превращаться из искусства в науку. Особенно с 1950-х годов развитие полупроводниковых материалов, представленных монокристаллическим кремнием, способствовало развитию теории и технологии роста кристаллов. В последние годы разработка разнообразных соединений полупроводников и других электронных материалов, оптоэлектронных материалов, нелинейных оптических материалов, сверхпроводящих материалов, сегнетоэлектрических материалов и металлических монокристаллических материалов привела к ряду теоретических проблем. И к технологии роста кристаллов выдвигаются все более сложные требования. Исследования принципа и технологии роста кристаллов приобретают все большую значимость и становятся важной отраслью современной науки и техники.
В настоящее время в области роста кристаллов постепенно сформировался ряд научных теорий, используемых для управления процессом роста кристаллов. Однако эта теоретическая система ещё не совершенна, и многое в ней по-прежнему зависит от опыта. Поэтому выращивание искусственных кристаллов обычно рассматривается как сочетание мастерства и науки.
Для приготовления полных кристаллов необходимы следующие условия:
1. Температура реакционной системы должна контролироваться равномерно, чтобы предотвратить локальное переохлаждение или перегрев, влияющие на зародышеобразование и рост кристаллов.
2. Процесс кристаллизации должен быть максимально медленным, чтобы предотвратить спонтанное зародышеобразование. В результате спонтанного зародышеобразования образуется множество мелких частиц, препятствующих росту кристаллов.
3. Согласуйте скорость охлаждения со скоростью зарождения и роста кристаллов. Кристаллы растут равномерно, градиента концентрации в них нет, а состав не отклоняется от химической пропорциональности.
Методы выращивания кристаллов можно разделить на четыре категории в зависимости от типа исходной фазы: рост из расплава, рост из раствора, рост из паровой фазы и рост из твердой фазы. Эти четыре типа методов выращивания кристаллов эволюционировали в десятки различных методов выращивания кристаллов с различными условиями управления.
В общем случае, если разложить весь процесс роста кристалла, то он должен включать в себя, как минимум, следующие основные процессы: растворение растворенного вещества, образование единицы роста кристалла, перенос единицы роста кристалла в ростовой среде, рост кристалла. Перемещение и комбинирование элемента на поверхности кристалла и переход интерфейса роста кристалла таким образом, чтобы реализовать рост кристалла.
Время публикации: 07 декабря 2022 г.