Выращивание - кристалл
Cтраница 1
Выращивание кристаллов из растворов при указанных условиях наиболее доступно и часто применяется в лабораторных условиях. [1]
Выращивание кристаллов, лежащих просто на дне кристаллизатора, без кристаллоносца, по целому ряду причин применяется редко. В числе таких причин - опасность растворения затравки в недосыщенном растворе, возможность ее соприкосновения с паразитическими кристаллами, затруднения в питании кристалла. Для того чтобы обеспечить наиболее благоприятные условия роста, приходится применять специальные держатели - кристаллоносцы, от устройства которых часто зависит успех опыта. [2]
Выращивание кристаллов из паровой фазы можно произвольно подразделить на несколько различных методов в зависимости от способа получения градиента температуры между питающим веществом и растущим кристаллом. Этими методами являются: а) поддержание постоянного градиента температуры вдоль камеры роста; б) поддержание постоянной разности температуры между питающей камерой и камерой роста, обычно помещением этих камер в разные термостаты; в) осуществление роста на охлаждаемой коллекторной пластинке. [3]
 |
Форма кристалла-заготовки [ IMAGE ] Формы активных элементов, АИГ-Nd, выращиваемого методом вырезаемых из кристаллов АИГ-Nd Чояральского. [4] |
Выращивание кристалла осуществляется в инертной среде ( в: атмосфере аргона или азота) при нормальном атмосферном давлении с малой ( 1 - 2 % по объему) добавкой кислорода. Оптимальная скорость роста с точки зрения совершенства оптических свойств кристалла составляет 0 5 мм / ч, что также является недо-статком технологии, так как для выращивания кристалла средних размеров ( длиной около 15 см) требуется 300 ч ( 12 5 сут) непрерывной работы ростовой установки. Метод Чохральского позволяет выращивать достаточно крупные кристаллы длиной до 20 см и диаметром до 4 см. Форма кристаллов показана на рис. 1.1. В процессе роста в центральной части кристаллов возникают механические напряжения, приводящие к оптическим искажениям. Поэтому активные элементы вырезают из периферийных областей кри - сталла. В свою очередь ось выращивания кристалла, как отмечалось выше, задается ориентацией затравки. Следовательно, меняя ориентацию затравки, можно по желанию менять направление кристаллографических осей в активном элементе. [5]
 |
Спиральный рост кристал - зии в твердой фазе для того, лов Cdh. чтобы достигнуть желаемого ре. [6] |
Выращивание кристаллов путем конденсации паров предполагает наличие температурного градиента между источником пара, имеющего обычно более высокую температуру, и пространством, где происходит рост кристаллов. Температуры источника паров и кристалла являются важнейшими параметрами процесса роста, и скорость роста, которая определяется степенью пересыщения, можно легко контролировать путем подбора этих температур. Рост кристаллов происходит с заметной скоростью при степени пересыщения порядка 0 1 %; в то время как, согласно теории образования ядер, степень пересыщения должна была бы составлять несколько десятков процентов. Как уже говорилось, такое несоответствие объясняется наличием винтовых дислокаций или других дефектов на поверхности кристалла. Этим методом можно просто и эффективно выращивать монокристаллы многих металлов, неорганических и органических соединений. [7]
Выращивание кристаллов производили как из неподвижного тигля, так и при вращении тигля со скоростью 30 об / мин с реверсом через каждые 30 секунд. [8]
Выращивание кристаллов из газовой фазы ( возгонка) осуществляется путем запаивания вещества в продолговатые стеклянные или кварцевые ампулы и поддержания в течение определенного времени по длине этих ампул некоторого градиента температуры. Осаждение кристаллов происходит за счет явления транспорта. Применение данного метода весьма многообразно, если сюда включить реакции обратимого разложения с участием газовой фазы, а также синтез из газообразных компонентов. [9]
 |
Схема установки для выращивания монокристалла из раствора ( с движущимся кристаллом.| Схема установки для выращивания монокристалла из расплава. [10] |
Выращивание кристаллов из растворов производят путем кристаллизации на заранее полученных зародышах или осколках кристаллов. Кристалл при этом растет медленнее и будет тем совершеннее, чем меньше величина пересыщения. Предпочтительно работать при повышенных температурах, так как при этом меньше вязкость раствора и выше скорость диффузии. При кристаллизации из неподвижного раствора следует позаботиться о создании условий для чрезвычайно медленного охлаждения пересыщенного раствора ( хорошая теплоизоляция) или о поддержании постоянной температуры при одновременном медленном испарении растворителя. [11]
Выращивание кристаллов из расплава производится двумя методами - изотермическим и методом температурного градиента. В первом случае весь расплав охлаждается до однородной температуры ниже точки плавления и кристалл полностью погружен в расплав. В случае выращивания методом температурного градиента расплав поддерживается при температуре плавления или при несколько более высокой температуре. Кристалл охлаждается и обычно вытягивается из расплава по мере роста. [12]
Выращивание кристаллов из паров, или, как говорят иначе, из газовой фазы, в однокомпонентной системе имеет довольно ограниченное применение и в целом ряде способов настолько аналогично выращиванию в моногокомпонентной системе, что мы в этой главе будем рассматривать сразу и то и другое. К выращиванию из газовой фазы прибегают и для получения больших кристаллов, и для получения тонких пленок на кристаллах, выращенных другими методами. Последний метод обычно называют эпитаксиальным выращиванием из газовой фазы ( разд. Одно из преимуществ методов выращивания из газовой фазы заключается в том, что при таких методах очень часто оказывается возможным заранее рассчитать константы равновесия предполагаемых реакций и их температурную зависимость ( разд. [13]
Выращивание кристаллов и исследования по росту кристаллов развиваются в последние годы небывалыми темпами, так что теперь этим проблемам посвящается больше 1000 публикаций в год. Хотя многие из них посвящены практическим вопросам роста конкретных материалов, необходимо иметь в виду, что действительное понимание приходит лишь при детальном анализе отдельных сторон процесса, а именно переноса массы, поверхностной кинетики, устойчивости, гидродинамики, а также множества других факторов, разбираемых в моем обзоре. Хочется надеяться, что этот обзор будет способствовать такому пониманию. Известно, без сомнения, что во многих научно-исследовательских институтах и университетах Советского Союза, особенно в Институте кристаллографии в Москве, ведутся фундаментальные, высококачественные исследования по кристаллизации. Тем более мне приятно поблагодарить А. А. Чернова и А. Н. Лобачева и их коллег из этого института Е. И. Гиварги-зова, Л. Н. Демьянец, В. А. Кузнецова, И. П. Кузьмину и А. М. Мельникову за перевод моей работы. [14]
Выращивание кристаллов обычно требует значительных усилий экспериментатора, и совершается не одна ошибка, прежде чем удастся получить пригодный для исследования образец. Идентификация кристаллических граней часто может быть выполнена обычным оптическим исследованием, включая измерение углов между хорошо развитыми гранями при помощи гониометра. [15]
Страницы: 1 2 3 4