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熱交換長晶法详解

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熱交換長晶法详解

  • 分类:行业技术资料
  • 作者:Mark
  • 来源:来自网络
  • 发布时间:2012-07-27 12:00
  • 访问量:

【概要描述】

熱交換長晶法详解

【概要描述】

  • 分类:行业技术资料
  • 作者:Mark
  • 来源:来自网络
  • 发布时间:2012-07-27 12:00
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熱交換長晶法

 

熱交換法(Heat Exchanger Method) 簡稱HEM 法。熱交換法是一種為了生長大尺寸藍寶石而發明的晶體生長技術。 1970年Schmid和Viechnicki首先運用熱交換法生長出大塊的藍寶石晶體。其原理是利用熱交換器來帶走熱量,使得晶體生長區內形成一下冷上熱的縱向溫
度梯度,同時再藉由控制熱交換器內氣體流量(He冷卻源)的大小以及改變加熱功率的高低來控制此溫度梯度,藉此達成坩堝內熔湯由下慢慢向上凝固成晶體之目的,如圖所示為熱交換器法之原理示意圖。該方法主要特點:

1) 溫度梯度分佈與重力場相反,坩堝、晶體和熱交換器皆不移動,晶體生
長界面穩定、無機械擾動、浮力對流小,消除了由於機械運動而造成的晶體缺陷; 

2) 晶體生長後仍保持在熱區,控制氦氣流量可使溫度由結晶溫度緩慢均勻
降低,實現原位退火,減少晶體的熱應力及由此產生的晶體開裂和位錯等缺陷; 

3) 固液界面處在熔體包裹中,熱擾動在到達固液界面之前可以被減小乃至
排除,界面上可獲得均勻的溫度梯度; 

4) 熱交換法最適合生長各種形狀和尺寸的藍寶石晶體; 

5) 設備條件要求高,整個工藝複雜,晶體生長周期長、需要大量氦氣作冷
卻劑,成本高。熱交換法主要在美國得到應用和發展,該工藝為美國 Crystal Systems 公司的專利技術。 
Crystal Systems公司用熱交換法生長藍寶石晶體已有30多年的歷史,代表了國際最高水平。 
Chandra等人利用熱交換先後生長出了直徑為¢200mm、¢340mm和¢380mm徑高比為 2:1的高質量晶體,如圖13 a、b、c所示,並希望最終能夠生長出直徑為¢750mm的光學級藍寶石晶體。

 

註釋:

(a) 單晶爐示意圖; 
(b) 藍寶石晶體¢380mm; 
(c) 藍寶石晶體¢340mm

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