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坩堝下降法
鎖定
該方法的創始人是Bridgman，他於1925年發表了論文。Stockbarger又發展了他的方法。該方法也稱為B-S法。該法的特點是讓熔體在坩堝中冷卻而凝固。凝固過程雖然都是由坩堝的一端開始而逐漸擴展到整個熔體，但方式不同。坩堝可以垂直放置，熔體自下而上凝固，或自上而下凝固。一個籽晶插入熔體上部，這樣，在生長初期，晶體不與鍋壁接觸，以減少缺陷。坩堝也可以水平放置（使用“舟”形坩堝）。凝固過程中可通過移動固-液界面來完成，移動界面的方式是移動坩堝或移動加熱爐或降温均可。
- 中文名
- 坩堝下降法
- 外文名
- Bridgman
- 別 名
- B-S法
- 時 間
- 1925年
坩堝下降法簡介
坩堝下降法又稱布里奇曼晶體生長法。一種常用的晶體生長方法。晶體生長用的材料裝在圓柱型的坩堝中，緩慢地下降，並通過一個具有一定温度梯度的加熱爐，爐温控制在略高於材料的熔點附近。根據材料的性質加熱器件可以選用電阻爐或高頻爐。在通過加熱區域時，坩堝中的材料被熔融，當坩堝持續下降時，坩堝底部的温度先下降到熔點以下，並開始結晶,晶體隨坩堝下降而持續長大。這種方法常用於製備鹼金屬和鹼土金屬鹵化物和氟化物單晶。
坩堝下降法基本原理
坩堝下降法一般採用自發成核生長晶體，其獲得單晶體的依據就是晶體生長中的幾何淘汰規律，在一根管狀容器底部有三個方位不同的晶核A、B、C，其生長速度因方位不同而不同。假設晶核B的最大生長速度方向與管壁平行，晶核A和C則與管壁斜交。在生長過程中，A核和C核的成長空間因受到B核的排擠而不斷縮小，在成長一段時間以後終於完全被B核所湮沒，最終只剩下取向良好的B核佔據整個熔體而發展成單晶體，這一現象即為幾何淘汰規律。
坩堝下降法優缺點
坩堝下降法優點
1、 由於可以把原料密封在坩堝裏，減少了揮發造成的泄漏和污染，使晶體的成分容易控制。
2、 操作簡單，可以生長大尺寸的晶體。可生長的晶體品種也很多，且易實現程序化生長。
3、 由於每一個坩堝中的熔體都可以單獨成核，這樣可以在一個結晶爐中同時放入若干個坩堝，或者在一個大坩堝裏放入一個多孔的柱形坩堝，每個孔都可以生長一塊晶體，而它們則共用一個圓錐底部進行幾何淘汰，這樣可以大大提高成品率和工作效率。
坩堝下降法缺點
1、 不適宜生長在冷卻時體積增大的晶體。
2、 由於晶體在整個生長過程中直接與坩堝接觸，往往會在晶體中引入較大的內應力和較多的雜質。
3、在晶體生長過程中難於直接觀察，生長週期也比較長。
4、若在下降法中採用籽晶法生長，如何使籽晶在高温區既不完全熔融，又必須使它有部分熔融以進行完全生長，是一個比較難控制的技術問題。
總之，B－S法的最大優點是能夠製造大直徑的晶體(直徑達200mm)，其主要缺點是晶體和坩堝壁接觸容易產生應力或寄生成核。
坩堝下降法應用領域
坩堝下降法主要用於生長鹼金屬和鹼土金屬的鹵族化合物(例如CaF2、LiF、NaI等)以及一些半導體化合物 (例如AgGaSe2、AgGaS2、CdZnTe等)晶體。
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