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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：1059

科學(xué)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(xué)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)?，F(xiàn)在,，人工合成晶體應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)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(dǎo)體晶體,、光電子晶體、非線性光學(xué)晶體,、超導(dǎo)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(xué)進(jìn)步和人類生活水平提高做出了巨大貢獻(xiàn),。

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(jìn)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(shè)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(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)機(jī)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(duì)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(diǎn)的樣品,。樣品熱電偶和控溫?zé)犭娕荚谔沾晒ぷ鞴芨浇蓪?shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控溫,。工作管兩端是水冷法蘭,，水管都套在護(hù)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(dāng)樣品向下移動(dòng)時(shí),，螺紋管開始延伸,。即使在真空下，樣品也可以向下移動(dòng),。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(jī)構(gòu)的兩個(gè)馬達(dá),，可實(shí)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(yīng)用卡博萊特蓋羅布里奇曼晶體生長爐進(jìn)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(gè)過程一定是需要坩堝的,。預(yù)先合成的原材料需要提前放進(jìn)坩堝，對(duì)于最高1200°C低溫應(yīng)用,，常用的是石英安瓿瓶,，安瓿瓶內(nèi)可以抽真空。高溫應(yīng)用采用陶瓷坩堝,，是經(jīng)特殊設(shè)計(jì)專門針對(duì)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(shí)，不能讓晶種融化,。經(jīng)過一定時(shí)間的保溫后,，坩堝通過拉伸機(jī)構(gòu)以設(shè)定好的位移速度通過溫度梯度區(qū)域到低溫區(qū)。這個(gè)過程中,，坩堝的尖端開始生成結(jié)晶,。在移動(dòng)的過程中，結(jié)晶變得越來越大,，并主導(dǎo)后續(xù)的生長,。晶體生長的時(shí)間可以持續(xù)數(shù)天。晶體的成功生長取決于無振動(dòng)的環(huán)境,。微小的機(jī)械振動(dòng)或者是實(shí)驗(yàn)室的微小振動(dòng)都會(huì)影響晶體生長,。只有整個(gè)過程結(jié)束后才能看到結(jié)果。整個(gè)融化物都會(huì)形成結(jié)晶,。在最后一步回火工藝時(shí),，退火溫度保持在晶體熔點(diǎn)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(huì)切成片狀用于后續(xù)使用或分析。

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

旗下五大品牌：德國Retsch（萊馳）粉碎、研磨,、篩分設(shè)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(jī)、鑲嵌機(jī),、磨拋機(jī),、硬度計(jì)。

服務(wù)于全球無數(shù)實(shí)驗(yàn)室,、制造商和科研機(jī)構(gòu),，是客戶最忠實(shí)的合作伙伴。弗爾德致力于和客戶共同進(jìn)步成長,，為客戶提供有效可靠的產(chǎn)品,、流程和工藝方法，使其能夠更安全,、更高效,、更持久地發(fā)展業(yè)務(wù)。我們希望通過不懈努力,，不斷推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步,，使世界變得更加健康和安全。