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单晶材料降温法工艺流程

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单晶材料降温法工艺流程

发布日期:2019-05-17 00:00 来源:http://www.ddxdf.com 点击:

单晶材料的制备有以上熔体法、常温溶液法、高温溶液法、气相法等方法,而不同的特备方法下晶体额生长方法也不一样,目前已经发展出多种生长晶体的方法,具体工艺流程如下:

单晶材料

降温法是从溶液中培养晶体的一种常用的方法。这种方法适用于溶解度和温度系数都较大的物质,并需要一定的温度区间。温度区间限为:温度上限由于蒸发量大不易过高,当温度下限太低时,对晶体生长也不利。一般来说,比较合适的起始温度是50-60℃,降温区间以15-20℃为宜。


降温法的基本原理是利用物质较大的正溶解度温度系数,在晶体生长过程中逐渐降低温度,使析出的溶质不断在晶体上生长。用这种方法生长的物质的溶解度温度系数不低于1.5g/1000g溶液.℃。


降温法控制晶体生长的主要关键是掌握合适的降温速度,使溶液始终处在亚稳区内,并维持适宜的过饱和度。一般来说,在生长初期降温速度要慢,到了生长后期可稍快些。


流动法可以用于生长尺寸巨大的晶体,比如用于大功率激光设备的KDP晶体。流动法生长晶体的装置一般由三部分组成;生长槽(育晶器),溶解槽和热平衡槽。这种方法的优点是生长温度和过饱和度都固定,使晶体始终在有利的温度和合适的过饱和度下生长,避免了因生长温度和过饱和度变化而产生的杂质分凝不均匀和生长带等缺点,使晶体完整性更好。流动法的另一个优点是生长大批量的晶体和培养大单晶不受溶解度和溶液体积的影响,只受生长容器大小所限。流动法的缺点是设备比较复杂,调节三槽之间适当的温度梯度和溶液流速之间的关系需要有一定的经验。


蒸发法生长晶体的基本原理是将溶剂不断蒸发移去,而使溶液保持在过饱和状态,从而使晶体不断生长。此法适合于溶解度较大而其温度系数很小或是具有负温度系数的物质。蒸发法和流动法一样,晶体生长也是在恒温下进行的。不同的是流动法用补充溶质,而蒸发法用移去溶剂来造成过饱和度。


电解溶剂法是从溶液中生长晶体的一种独特的方法,其原理基于用电解法分解溶剂,以除去溶剂,使溶液处于过饱和状态。此法只能应用于溶剂可以被电解而其产物很容易自溶液中移去(如气体)的体系。同时还要求所培养的晶体在溶液中能导电而又不被电解。因此,这种方法特别适用于一些稳定的离子晶体的水溶液体系。


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