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藍寶石生長凱氏長晶法

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藍寶石生長凱氏長晶法

  • 分类:行业技术资料
  • 作者:Mark
  • 来源:来自网络
  • 发布时间:2012-07-24 12:00
  • 访问量:

【概要描述】

藍寶石生長凱氏長晶法

【概要描述】

  • 分类:行业技术资料
  • 作者:Mark
  • 来源:来自网络
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藍寶石生長凱氏長晶法

蓝宝石晶体

凱氏長晶法(Kyropoulos method) 簡稱KY法,中國大陸稱之為泡生法。

泡生法是Kyropoulos於1926年首先提出並用於晶體的生長,此後相當長的一段時間內,該方法都是用於大尺寸鹵族晶體、氫氧化物和碳酸鹽等晶體的製備與研究。上世紀六七十年代,經前蘇聯的Musatov改進,將此方法應用於藍寶石晶體的製備。

該方法生長的單晶,外型通常為梨形,晶體直徑可以生長到比坩鍋內徑小10~30mm的尺寸。其原理與柴氏拉晶法(Czochralski method)類似,先將原料加熱至熔點後熔化形成熔湯,再以單晶之晶種(Seed Crystal,又稱籽晶棒)接觸到熔湯表面,在晶種與熔湯的固液界面上開始生長和晶種相同晶體結構的單晶,晶種以極緩慢的速度往上拉 升,但在晶種往上拉晶一段時間以形成晶頸,待熔湯與晶種界面的凝固速率穩定 後,晶種便不再拉升,也沒有作旋轉,僅以控製冷卻速率方式來使單晶從上方逐 漸往下凝固,最後凝固成一整個單晶晶碇,圖10即為泡生法(Kyropoulos method) 的原理示意圖。

泡生法是利用溫度控制來生長晶體,它與柴氏拉晶法最大的差異 是只拉出晶頸,晶身部分是靠著溫度變化來生長,少了拉升及旋轉的干擾, 比較好控制製程,並在拉晶頸的同時,調整加熱器功率,使熔融的原料達到最合適的 長晶溫度範圍,讓生長速度達到最理想化,因而長出品質最理想的藍寶石單晶。 該方法主要特點: 

1) 在整個長晶過程中,晶體不被提出坩堝,仍處於熱區。這樣就可以精確控制它的冷卻速度,減小熱應力; 
2) 晶體生長時,固液界面處於熔體包圍之中。這樣熔體表面的溫度擾動和機械擾動在到達固液界面以前可被熔體減小以致消除; 
3) 選用軟水作為熱交換器內的工作流體,相對於利用氦氣作冷卻劑的熱交換法可以有效降低實驗成本; 
4) 晶體生長過程中存在晶體的移動和轉動,容易受到機械振動影響。

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