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高光產(chǎn)品 | 卡博萊特蓋羅布里奇曼晶體生長爐工藝介紹（下篇）

德國Retsch（萊馳） 2023-03-24 | 閱讀：1172

科學與技術(shù) —— 晶體增長

晶體生長技術(shù)是利用物質(zhì)(液態(tài),、固態(tài),、氣態(tài))的物理化學性質(zhì)控制相變過程，獲得具有一定結(jié)構(gòu),、尺寸,、形狀和性能的晶體的技術(shù)。現(xiàn)在,，人工合成晶體應用越來越廣泛,，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟和國防科技發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。除了人們比較熟悉的水晶,、寶石等裝飾用晶體之外,，其他如激光晶體、半導體晶體,、光電子晶體,、非線性光學晶體、超導單晶,、鐵電壓電晶體,、金屬單晶材料等晶體材料的發(fā)展，為科學進步和人類生活水平提高做出了巨大貢獻,。

在上篇中,，我們簡單介紹了布里奇曼法晶體生長技術(shù)。本文將進一步介紹卡博萊特蓋羅布里奇曼晶體生長爐的構(gòu)造和工藝,。

卡博萊特蓋羅是專業(yè)制造晶體生長爐和設備的廠商,。公司創(chuàng)始人Roland Geiger 和 Dr. Gerd Lamprecht，都來自位于斯圖加特的Max-Planck Institut für Festk?rperfoschung晶體生長實驗室,。

卡博萊特蓋羅布里奇曼晶體生長爐構(gòu)造簡介

卡博萊特蓋羅布里奇曼晶體生長爐將高溫管式爐,，運動機構(gòu)（包括拉伸、快速定位,、旋轉(zhuǎn)）,、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng),、水冷系統(tǒng)集成在一起,。高溫管式爐的加熱元件是二硅化鉬，垂直安裝,。矩形爐殼內(nèi)的保溫材料為真空成型陶瓷纖維,。爐殼上還有用于同外部對流冷卻的孔。爐子的最高溫度可調(diào)范圍大,，可適用于不同熔點的樣品,。樣品熱電偶和控溫熱電偶在陶瓷工作管附近，可實現(xiàn)精準控溫,。工作管兩端是水冷法蘭,，水管都套在護套內(nèi)。工作管上面的法蘭是固定的,，底部的真空螺紋管,，連接著工作管和升降裝置。當樣品向下移動時,，螺紋管開始延伸,。即使在真空下，樣品也可以向下移動,。工作管頂部連接著真空泵,，如有需要也可使用惰性氣體沖刷。拉伸機構(gòu)的兩個馬達,，可實現(xiàn)不同的齒輪比,，鑒于布里奇曼生長工藝，推薦0.1 – 10 mm/ h向著低溫區(qū)的位移速度,。

Q如何應用卡博萊特蓋羅布里奇曼晶體生長爐進行晶體生長,？

布里奇曼法的物理背景是熔融樣品材料,，然后再結(jié)晶形成所需晶格的晶體,，這個過程一定是需要坩堝的,。預先合成的原材料需要提前放進坩堝,，對于最高1200°C低溫應用,，常用的是石英安瓿瓶,，安瓿瓶內(nèi)可以抽真空。高溫應用采用陶瓷坩堝,，是經(jīng)特殊設計專門針對布里奇曼晶體生長的自播種式陶瓷坩堝,。

裝好樣品的坩堝放入精確控制晶種（子晶）溫度的布里奇曼系統(tǒng)內(nèi),，建立工藝所需的氣氛,。然后加熱到一定溫度，樣品在坩堝內(nèi)融化的同時,，不能讓晶種融化,。經(jīng)過一定時間的保溫后,，坩堝通過拉伸機構(gòu)以設定好的位移速度通過溫度梯度區(qū)域到低溫區(qū)。這個過程中,，坩堝的尖端開始生成結(jié)晶。在移動的過程中,，結(jié)晶變得越來越大，并主導后續(xù)的生長,。晶體生長的時間可以持續(xù)數(shù)天,。晶體的成功生長取決于無振動的環(huán)境,。微小的機械振動或者是實驗室的微小振動都會影響晶體生長,。只有整個過程結(jié)束后才能看到結(jié)果,。整個融化物都會形成結(jié)晶,。在最后一步回火工藝時,，退火溫度保持在晶體熔點以下,。坩堝慢慢冷卻后即可從系統(tǒng)內(nèi)取下,。晶體定向生長完成后,，一般都會切成片狀用于后續(xù)使用或分析,。

弗爾德（上海）儀器設備有限公司隸屬全球技術(shù)領(lǐng)先者-弗爾德集團旗下，提供最先進的樣品處理與分析設備及解決方案,。

旗下五大品牌：德國Retsch（萊馳）粉碎,、研磨、篩分設備,，德國Microtrac MRB（麥奇克萊馳）多功能粒度粒形分析儀,，Carbolite?Gero（卡博萊特?蓋羅）烘箱、高溫烘箱,、箱式馬弗爐,、灰化爐、管式馬弗爐,、氣氛馬弗爐,、真空馬弗爐、高溫馬弗爐及工業(yè)定制爐,，Eltra（埃爾特）碳/氫/氧/氮/硫元素分析儀,，QATM（奧德鎂）切割機,、鑲嵌機,、磨拋機,、硬度計。

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