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下降法晶体生长炉的工作原理

下降法晶体生长炉,其工作原理(也称为布里奇曼法或坩埚下降法)是将高温固相合成的多晶原料(通常放置一颗或多颗籽晶)放置在具有特定形状的坩埚内,并密封。这个坩埚随后被放置在晶体生长炉内,加热系统使炉内环境升温,坩埚内原料在超过晶体熔点的温度下熔化。随后,晶体生长炉以一定的速率缓慢下降,当坩埚通过比较大的温度梯度区间时,坩埚内部的熔体就会自下而上开始缓慢的析出晶体,从而生长出所需的晶体。

这种方法的主要优点包括:

1 坩埚的密封可以有效减少甚至阻止熔体的大量挥发,从而防止组分偏离一定的化学计量比。对杂质控制较为有利哦,适合多种化合物半导体和氧化物晶体的生长。

2 通过控制坩埚的形状,还可以更好地控制晶体的形状和大小。

3 该方法适合于大尺寸晶体的生长。

4 晶体生长过程中,液固界面相对稳定。

5 操作工艺相对简单。

然而,其也存在一些缺点,如熔体对流作用差,生长过程中一旦有温度波动熔体过冷就会产生生长层。

总的来说,下降法晶体生长炉的工作原理是利用温度梯度和坩埚的下降速度,控制熔体的析出和晶体的生长,从而得到高质量的晶体材料。


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