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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：1240

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)。現(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(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?zé)犭娕荚谔沾晒ぷ鞴芨浇?，可實現(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(jī)構(gòu)的兩個馬達(dá)，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(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(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(dǎo)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(jī)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(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,。

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