晶體生長(zhǎng)方法簡(jiǎn)介

1、晶體的生長(zhǎng)晶體的一些應(yīng)用 晶體特別是單晶廣泛應(yīng)用于各個(gè)高新科技領(lǐng)域： 激光工作物質(zhì)：YAG (Y3Al5O12) 非線性光學(xué)晶體：KDP(KH2PO4)、BBO(-BaB2O4)、 LBO(LiB3O5)、CBO(CsB3O5)、LCB(La2CaB10O19) 閃爍晶體：BGO (Bi4Ge3O12)、PbWO3 磁性材料：R3Fe5O12、(Te,Dy)Fe2 半導(dǎo)體材料：Si、Ge、GaAs、GaN 超硬材料：金剛石、立方氮化硼，晶體生長(zhǎng)的基本過(guò)程 從宏觀角度看 ,晶體生長(zhǎng)過(guò)程是晶體 環(huán)境相(蒸氣、 溶液、 熔體)界面向環(huán)境相中不斷推移的過(guò)程 ,也就是由包含組成晶體單元的母相從低秩序相向

2、高度有序晶相的轉(zhuǎn)變。從微觀角度來(lái)看 ,晶體生長(zhǎng)過(guò)程可以看作一個(gè) “基元” 過(guò)程 ,所謂 “基元” 是指結(jié)晶過(guò)程中最基本的結(jié)構(gòu)單元 ,從廣義上說(shuō) , 可以是原子、 分子 ,也可以是具有一定幾何構(gòu)型的原子(分子)聚集體?；诮缑娴倪\(yùn)動(dòng)基元的形成基元在界面上結(jié)晶或脫附基元在生長(zhǎng)界面的吸附“基元” 過(guò)程的主要步驟：從固相中生長(zhǎng)晶體從固相中生長(zhǎng)晶體從溶液中生長(zhǎng)晶體從溶液中生長(zhǎng)晶體從熔融液中生長(zhǎng)晶體從熔融液中生長(zhǎng)晶體從氣相中生長(zhǎng)晶體從氣相中生長(zhǎng)晶體晶體的生長(zhǎng)方式晶體的生長(zhǎng)方式(1)(1)反應(yīng)體系的溫度要控制得均勻一致反應(yīng)體系的溫度要控制得均勻一致，以防止，以防止 局部過(guò)冷或過(guò)熱，影響晶體的成核和生長(zhǎng)；局

3、部過(guò)冷或過(guò)熱，影響晶體的成核和生長(zhǎng)；(2)(2)結(jié)晶過(guò)程要盡可能地慢結(jié)晶過(guò)程要盡可能地慢，以防止自發(fā)成核的，以防止自發(fā)成核的 出現(xiàn)，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)自發(fā)的晶核，就會(huì)生成許出現(xiàn)，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)自發(fā)的晶核，就會(huì)生成許 多細(xì)小品體，阻礙晶體長(zhǎng)大；多細(xì)小品體，阻礙晶體長(zhǎng)大；(3)(3)使降溫速度與晶體成核、生長(zhǎng)速度相配匹使降溫速度與晶體成核、生長(zhǎng)速度相配匹， 使晶體生長(zhǎng)得均勻、晶體中沒(méi)有濃度梯度、組使晶體生長(zhǎng)得均勻、晶體中沒(méi)有濃度梯度、組 成不偏離化學(xué)整比性。成不偏離化學(xué)整比性。高質(zhì)量晶體生長(zhǎng)的條件高質(zhì)量晶體生長(zhǎng)的條件從固相中生長(zhǎng)晶體的主要優(yōu)點(diǎn)在于從固相中生長(zhǎng)晶體的主要優(yōu)點(diǎn)在于： 1)1)可以在可以在不添加

4、組分不添加組分的情況下較的情況下較低溫低溫進(jìn)行生長(zhǎng)，進(jìn)行生長(zhǎng)， 即在熔點(diǎn)以下的溫度下生長(zhǎng)；即在熔點(diǎn)以下的溫度下生長(zhǎng)； 2)2)生長(zhǎng)晶體的形狀是事先生長(zhǎng)晶體的形狀是事先固定固定的，所以絲、箔等的，所以絲、箔等 形狀的晶體容易生長(zhǎng)出來(lái)；形狀的晶體容易生長(zhǎng)出來(lái)； 3)3)取向取向常常容易得到控制；常常容易得到控制； 4)4)除脫溶以外的固相生長(zhǎng)中，除脫溶以外的固相生長(zhǎng)中，雜質(zhì)和其他添加組雜質(zhì)和其他添加組 分分的分布在生長(zhǎng)前被固定下來(lái)，并且的分布在生長(zhǎng)前被固定下來(lái)，并且不被生長(zhǎng)不被生長(zhǎng) 過(guò)程所改變過(guò)程所改變( (除稍微被相當(dāng)慢的擴(kuò)散所改變外除稍微被相當(dāng)慢的擴(kuò)散所改變外) )。從固相中生長(zhǎng)晶體的方法主要

5、有五種從固相中生長(zhǎng)晶體的方法主要有五種(1)(1)利用利用退火消除應(yīng)變的再結(jié)晶退火消除應(yīng)變的再結(jié)晶 大部分利用應(yīng)變大部分利用應(yīng)變退火生長(zhǎng)的晶體是退火生長(zhǎng)的晶體是金屬單晶金屬單晶。 例如：由于鋁的熔點(diǎn)低例如：由于鋁的熔點(diǎn)低(660)(660)，對(duì)金屬鋁的再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大有許，對(duì)金屬鋁的再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大有許多研究。在施加臨界應(yīng)變和退火生長(zhǎng)過(guò)程前，鋁的晶粒尺寸大約為多研究。在施加臨界應(yīng)變和退火生長(zhǎng)過(guò)程前，鋁的晶粒尺寸大約為0.1mm0.1mm。對(duì)。對(duì)99.99%99.99%的鋁采用交替施加應(yīng)變和退火的方法，獲得了直徑的鋁采用交替施加應(yīng)變和退火的方法，獲得了直徑為為5mm5mm的晶粒。也有研究利用誘導(dǎo)

6、晶界遷移制取了寬為的晶粒。也有研究利用誘導(dǎo)晶界遷移制取了寬為2.5cm2.5cm的高純度的高純度單晶鋁帶。單晶鋁帶。 用應(yīng)變用應(yīng)變退火的方法生長(zhǎng)晶體的除鋁以外，對(duì)銅、金、鐵、鉬、鈮、退火的方法生長(zhǎng)晶體的除鋁以外，對(duì)銅、金、鐵、鉬、鈮、鉭、釷、鈦、鎢、鈾及銅合金、鐵合金等均有報(bào)導(dǎo)。鉭、釷、鈦、鎢、鈾及銅合金、鐵合金等均有報(bào)導(dǎo)。2 2利用利用燒結(jié)生長(zhǎng)燒結(jié)生長(zhǎng) 燒結(jié)這個(gè)詞通常僅用于非金屬中晶粒的長(zhǎng)大。如果在加熱多晶金屬時(shí)燒結(jié)這個(gè)詞通常僅用于非金屬中晶粒的長(zhǎng)大。如果在加熱多晶金屬時(shí)觀察到晶粒長(zhǎng)大，該過(guò)程一般被稱作應(yīng)變觀察到晶粒長(zhǎng)大，該過(guò)程一般被稱作應(yīng)變退火的一種特殊情況。退火的一種特殊情況。 在在14

7、501450以上燒結(jié)以上燒結(jié)多晶釔鐵石榴石多晶釔鐵石榴石Y Y3 3FeFe5 5O O1212可以得到可以得到5mm5mm大的石榴石晶大的石榴石晶體。利用燒結(jié)法對(duì)銅錳鐵氧體、體。利用燒結(jié)法對(duì)銅錳鐵氧體、BeOBeO、AlAl2 2O O3 3等均觀察到晶粒長(zhǎng)大。發(fā)等均觀察到晶粒長(zhǎng)大。發(fā)現(xiàn)氣孔、添加物、原始晶粒的尺寸等也均影響燒結(jié)生長(zhǎng)晶體?，F(xiàn)氣孔、添加物、原始晶粒的尺寸等也均影響燒結(jié)生長(zhǎng)晶體。 如果在如果在熱壓中升高溫度熱壓中升高溫度，燒結(jié)所引起的，燒結(jié)所引起的晶體長(zhǎng)大將更為顯著晶體長(zhǎng)大將更為顯著。熱壓生。熱壓生長(zhǎng)長(zhǎng)MgOMgO、AlAl2 2O O3 3、ZnWOZnWO4 4等得到很大的成

8、功等得到很大的成功, ,可以采用這一技術(shù)生長(zhǎng)出達(dá)可以采用這一技術(shù)生長(zhǎng)出達(dá)7cm7cm3 3的的AlAl2 2O O3 3晶體。晶體。3 3借助借助多形性轉(zhuǎn)變生長(zhǎng)多形性轉(zhuǎn)變生長(zhǎng) 先生長(zhǎng)出先生長(zhǎng)出高溫多形體高溫多形體，然后小心地使?fàn)t溫降至，然后小心地使?fàn)t溫降至室溫，并形成室溫，并形成室溫多形體單晶室溫多形體單晶。有時(shí)需要借助淬火。有時(shí)需要借助淬火高溫相高溫相“凍結(jié)凍結(jié)”起來(lái)。起來(lái)。 對(duì)于大多數(shù)高壓多形性轉(zhuǎn)變，相對(duì)于大多數(shù)高壓多形性轉(zhuǎn)變，相變進(jìn)行得很快，往以一種不可控制的變進(jìn)行得很快，往以一種不可控制的方式進(jìn)行。因此，方式進(jìn)行。因此，利用高壓多性轉(zhuǎn)變利用高壓多性轉(zhuǎn)變較難生長(zhǎng)出具有合適尺寸的單晶較難生

9、長(zhǎng)出具有合適尺寸的單晶。利。利用用高壓形性轉(zhuǎn)變高壓形性轉(zhuǎn)變生長(zhǎng)晶體的典型例子生長(zhǎng)晶體的典型例子是金剛石的合成。是金剛石的合成。從溶液中生長(zhǎng)單晶從溶液中生長(zhǎng)單晶 溶液法具有以下優(yōu)點(diǎn)：溶液法具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)(1)晶體可以在遠(yuǎn)低于其熔點(diǎn)的溫度下生長(zhǎng)。而晶體可以在遠(yuǎn)低于其熔點(diǎn)的溫度下生長(zhǎng)。而 且，低溫下生長(zhǎng)的熱源和生長(zhǎng)容器也較易選擇。且，低溫下生長(zhǎng)的熱源和生長(zhǎng)容器也較易選擇。 (2)(2)降低黏度。降低黏度。 (3)(3)容易長(zhǎng)成大塊的、均勻性良好的晶體，并且容易長(zhǎng)成大塊的、均勻性良好的晶體，并且有較完整的外形。有較完整的外形。 (4)(4)在多數(shù)情況下在多數(shù)情況下( (低溫溶液生長(zhǎng)低溫溶液生長(zhǎng)

10、) )，可直接觀察，可直接觀察晶體生長(zhǎng)。晶體生長(zhǎng)?；驹砘驹恚簩⒃希簩⒃? (溶質(zhì)溶質(zhì)) )溶解在溶劑中，采取適當(dāng)?shù)拇胧┤芙庠谌軇┲校扇∵m當(dāng)?shù)拇胧┰斐扇芤旱倪^(guò)飽和，使晶體在其中生長(zhǎng)。造成溶液的過(guò)飽和，使晶體在其中生長(zhǎng)。 (1) (1) 組分多；組分多； (2) (2) 影響晶體生長(zhǎng)的因素也比較復(fù)雜；影響晶體生長(zhǎng)的因素也比較復(fù)雜； (3) (3) 生長(zhǎng)周期長(zhǎng)。生長(zhǎng)周期長(zhǎng)。 (4) (4) 低溫溶液生長(zhǎng)對(duì)低溫溶液生長(zhǎng)對(duì)控溫精度控溫精度要求很高，因?yàn)樵谝欢ǖ纳L(zhǎng)溫度要求很高，因?yàn)樵谝欢ǖ纳L(zhǎng)溫度(T)(T)下，溫度波動(dòng)下，溫度波動(dòng)(T)(T)的影響主要取決于的影響主要取決于TTT T，在

11、低溫下要求，在低溫下要求TT相對(duì)相對(duì)地小。地小。對(duì)培養(yǎng)高質(zhì)量的晶體，可容許的溫度波動(dòng)一般不超過(guò)百分之幾對(duì)培養(yǎng)高質(zhì)量的晶體，可容許的溫度波動(dòng)一般不超過(guò)百分之幾度，甚至是千分之幾度。度，甚至是千分之幾度。溶液法的缺點(diǎn)：溶液法的缺點(diǎn)：溶解度曲線溶解度曲線 溶解度曲線是選擇從溶液中生長(zhǎng)晶體的方法和生長(zhǎng)溫度區(qū)間的重要依據(jù)。如對(duì)于溶解度溫度系數(shù)很大的物質(zhì)，采用降溫法比較理想，但對(duì)于溶解度溫度系數(shù)較小的物質(zhì)則宜采用蒸發(fā)法，對(duì)于具有不同晶相的物質(zhì)則須選擇對(duì)所需要的那種晶相是穩(wěn)定的合適生長(zhǎng)溫度區(qū)間。 主要途徑有主要途徑有： (1)(1)根據(jù)溶解度曲線，改變溫度。 (2)(2)采取各種方式( (如蒸發(fā)、電解) )

12、移去溶劑改變?nèi)芤撼煞帧?(3)(3)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)控制過(guò)飽和度。 (4)(4)用亞穩(wěn)相來(lái)控制過(guò)飽和度，即利用某些物質(zhì)的穩(wěn)定相和亞穩(wěn)相的溶解度差別，控制一定的溫度，使亞穩(wěn)相不斷溶解，穩(wěn)定相不斷生長(zhǎng)。1 1降溫法降溫法 基本原理：利用物質(zhì)較大的正溶解度溫度系數(shù)，用這種方法生長(zhǎng)的物質(zhì)的溶解度溫度系數(shù)最好不低于1.5g(kg溶液C)。 適用于溶解度和溫度系數(shù)都較大的物質(zhì)，并需要一定的溫度區(qū)間。比較合適的起始溫度是5060，降溫區(qū)間以1520為宜。 降溫速度一般取決于以下幾個(gè)因素： (1)晶體的最大透明生長(zhǎng)速度，即在一定條件下不產(chǎn)生宏觀缺陷的最大生長(zhǎng)速度。 (2)溶解度的溫度系數(shù)。 (3)溶液的體積V和

13、晶體生長(zhǎng)表面積S之比，簡(jiǎn)稱體面比。 一般來(lái)說(shuō)，在生長(zhǎng)初期降溫速度要慢，到了生長(zhǎng)后期可稍快些。掌握規(guī)律后，也可按設(shè)定程序，實(shí)行自動(dòng)降溫。降溫法實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)降溫法實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)2 2流動(dòng)法（溫差法）流動(dòng)法（溫差法） 基本原理：將溶液配制、過(guò)熱處理、單晶生長(zhǎng)等操作過(guò)程分別在整個(gè)裝置的不同部位進(jìn)行，構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的流程。 優(yōu)點(diǎn)：利用這種方法生長(zhǎng)大批量的晶體和培養(yǎng)大學(xué)晶并不受晶體溶解度和溶液體積的限制，而只受容器大小的限制， 缺點(diǎn)：設(shè)備比較復(fù)雜，必須用泵強(qiáng)制溶液循環(huán)流動(dòng)，這在某種程度上限制了它的應(yīng)用。循環(huán)流動(dòng)育晶裝置 1.原料 2.過(guò)濾器 3.泵 4.晶體 5.加熱電阻絲3 3蒸發(fā)法蒸發(fā)法 基本原理：將溶劑不斷蒸發(fā)

14、移去，而使溶液保持在過(guò)飽和狀態(tài)，從而使晶體不斷生長(zhǎng)。這種方法比較適合于溶解度較大而溶解度溫度系數(shù)很小或是具有負(fù)溫度系數(shù)的物質(zhì)。 這種裝置比較適合于在較高的溫度下使用（60C以上）。若要在室溫附近用蒸發(fā)法培養(yǎng)晶體，可向溶液表面不斷送入干燥空氣，它在溶液下方帶走了部分水蒸氣，然后經(jīng)過(guò)冷凝器除去水分，再送回育晶器循環(huán)使用，使水不斷蒸發(fā)，但蒸發(fā)速度難以準(zhǔn)確控制。4 4凝膠法凝膠法 凝膠生長(zhǎng)法就是以凝膠作為擴(kuò)散和支持介質(zhì)，使一些在溶液中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)通過(guò)凝膠(最常用的是硅膠)擴(kuò)散緩慢進(jìn)行。溶解度較小的反應(yīng)產(chǎn)物常在凝膠中逐漸形成晶體，所以凝膠法也是通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)行的溶液反應(yīng)法。 該法適于生長(zhǎng)溶解度十分小的難溶

15、物質(zhì)的晶體。由于凝膠生長(zhǎng)是在室溫條件下進(jìn)行的，因此也適于生長(zhǎng)對(duì)熱很敏感(如分解溫度低或熔點(diǎn)下有相變)的物質(zhì)的晶體。5 5水熱法（高壓溶液法）水熱法（高壓溶液法） 基本原理：基本原理：利用高溫高壓的水溶液使那些在大氣條件下不溶或難溶于水的物質(zhì)通過(guò)溶解或反映生成該物質(zhì)的溶解產(chǎn)物，并達(dá)到一定的過(guò)飽和度而進(jìn)行結(jié)晶和生長(zhǎng)的方法。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：適于生長(zhǎng)熔點(diǎn)很高，具有包晶反映或非同成分熔化而在常溫常壓下又不溶于各種溶劑或溶解后即分解，且不能再結(jié)晶的晶體材料。高壓反映釜高壓反映釜從熔體中生長(zhǎng)晶體從熔體中生長(zhǎng)晶體 從熔體中生長(zhǎng)晶體，一般有兩種類型： (1)晶體與熔體有相同的成分晶體與熔體有相同的成分。純?cè)睾屯?/p>

16、成分熔化的化合物(具有最高熔點(diǎn))屬于這一類，在生長(zhǎng)過(guò)程中，晶體和熔體的成分均保持恒定，熔點(diǎn)亦不變。這種材料容易得到高質(zhì)量的晶體(例如Si，Ge，Al2O3，YAG等)， (2)生長(zhǎng)的晶體與熔體成分不同生長(zhǎng)的晶體與熔體成分不同。摻雜的元素或化合物以及非同成分熔化的化合物屬于這一類。在生長(zhǎng)過(guò)程中，晶體和熔體的成分均不斷交化，熔點(diǎn)(或凝固點(diǎn))也隨成分的變化而變化。熔體生長(zhǎng)法分類熔體生長(zhǎng)法分類 根據(jù)熔區(qū)的特點(diǎn)，將熔體生長(zhǎng)的方法分為兩大類： (1)正常凝固法該方法的特點(diǎn)是在晶體開(kāi)始生長(zhǎng)的時(shí)候，全部材正常凝固法該方法的特點(diǎn)是在晶體開(kāi)始生長(zhǎng)的時(shí)候，全部材料均處于熔態(tài)料均處于熔態(tài)( (引入的籽晶除外引入的籽晶

17、除外) )。在生長(zhǎng)過(guò)程中，材料體系由晶體和熔體兩部分所組成。 (2)逐區(qū)熔化法該方法的特點(diǎn)是固體材料中只有一小段區(qū)域處于逐區(qū)熔化法該方法的特點(diǎn)是固體材料中只有一小段區(qū)域處于熔態(tài)熔態(tài)，材料體系由晶體、熔體和多晶原料三部分所組成，體系中存在著兩個(gè)固液界面，一個(gè)界面上發(fā)生結(jié)晶過(guò)程，而另一個(gè)界面上發(fā)生多晶原料的熔化過(guò)程。1) 1) 提拉法提拉法（Czochralski,CzCzochralski,Cz） 晶體提拉法的創(chuàng)始人是晶體提拉法的創(chuàng)始人是J. CzochralskiJ. Czochralski，他的，他的論文發(fā)表于論文發(fā)表于19181918年。提拉法是熔體生長(zhǎng)中最常用的年。提拉法是熔體生長(zhǎng)中最常

18、用的一種方法，許多重要的實(shí)用晶體就是用這種方法制一種方法，許多重要的實(shí)用晶體就是用這種方法制備的。近年來(lái)，這種方法又得到了幾項(xiàng)重大改進(jìn)，備的。近年來(lái)，這種方法又得到了幾項(xiàng)重大改進(jìn)，如采用液封的方式（液封提拉法，如采用液封的方式（液封提拉法，LECLEC），如），如圖圖1 1，能夠順利地生長(zhǎng)某些易揮發(fā)的化合物（能夠順利地生長(zhǎng)某些易揮發(fā)的化合物（GaPGaP等）；采等）；采用導(dǎo)模的方式（導(dǎo)模提拉法）生長(zhǎng)特定形狀的晶體用導(dǎo)模的方式（導(dǎo)模提拉法）生長(zhǎng)特定形狀的晶體（如管狀寶石和帶狀硅單晶等）。（如管狀寶石和帶狀硅單晶等）。 所謂提拉法，所謂提拉法，是指在合理的溫場(chǎng)下，將裝是指在合理的溫場(chǎng)下，將裝在籽晶

19、桿上的籽晶下端，下到熔體的原料中，在籽晶桿上的籽晶下端，下到熔體的原料中，籽晶桿在旋轉(zhuǎn)馬達(dá)及提升機(jī)構(gòu)的作用下，一邊籽晶桿在旋轉(zhuǎn)馬達(dá)及提升機(jī)構(gòu)的作用下，一邊旋轉(zhuǎn)一邊緩慢地向上提拉，經(jīng)過(guò)縮頸、擴(kuò)肩、旋轉(zhuǎn)一邊緩慢地向上提拉，經(jīng)過(guò)縮頸、擴(kuò)肩、轉(zhuǎn)肩、等徑、收尾、拉脫等幾個(gè)工藝階段，生轉(zhuǎn)肩、等徑、收尾、拉脫等幾個(gè)工藝階段，生長(zhǎng)出幾何形狀及內(nèi)在質(zhì)量都合格單晶的過(guò)程。長(zhǎng)出幾何形狀及內(nèi)在質(zhì)量都合格單晶的過(guò)程。 圖1提拉法晶體生長(zhǎng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖 這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是：這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是：( (a a) ) 在生長(zhǎng)過(guò)程中，可以方便地觀察晶體在生長(zhǎng)過(guò)程中，可以方便地觀察晶體的生長(zhǎng)情況；的生長(zhǎng)情況；( (b b) )

20、 晶體在熔體的自由表面處生長(zhǎng)，而不與坩堝相接觸，晶體在熔體的自由表面處生長(zhǎng)，而不與坩堝相接觸，這樣能顯著減小晶體的應(yīng)力并防止坩堝壁上的寄生成核；這樣能顯著減小晶體的應(yīng)力并防止坩堝壁上的寄生成核；( (c c) ) 可以方便可以方便地使用定向籽晶與地使用定向籽晶與“縮頸縮頸”工藝，得到完整的籽晶和所需取向的晶體。工藝，得到完整的籽晶和所需取向的晶體。提拉法的最大優(yōu)點(diǎn)在于能夠以較快的速率生長(zhǎng)較高質(zhì)量的晶體。提拉法的最大優(yōu)點(diǎn)在于能夠以較快的速率生長(zhǎng)較高質(zhì)量的晶體。 提拉法中通常采用高溫難熔氧化物，如氧化鋯、氧化鋁等作保溫材提拉法中通常采用高溫難熔氧化物，如氧化鋯、氧化鋁等作保溫材料，使?fàn)t體內(nèi)呈弱氧化

21、氣氛，對(duì)坩堝有氧化作用，并容易對(duì)熔體造成污料，使?fàn)t體內(nèi)呈弱氧化氣氛，對(duì)坩堝有氧化作用，并容易對(duì)熔體造成污雜，在晶體中形成包裹物等缺陷；對(duì)于那些反應(yīng)性較強(qiáng)或熔點(diǎn)極高的材雜，在晶體中形成包裹物等缺陷；對(duì)于那些反應(yīng)性較強(qiáng)或熔點(diǎn)極高的材料，難以找到合適的坩堝來(lái)盛裝它們，就不得不改用其它生長(zhǎng)方法。料，難以找到合適的坩堝來(lái)盛裝它們，就不得不改用其它生長(zhǎng)方法。提拉法的改進(jìn)提拉法的改進(jìn) (1)晶體直徑的自動(dòng)控制技術(shù)(ADC技術(shù)) 這種技術(shù)不僅使生長(zhǎng)過(guò)程的控制實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，而且提高了晶體的質(zhì)量和成品率； (2)液相封蓋技術(shù)和高壓?jiǎn)尉t(LEC技術(shù)) 用這種技術(shù)可以生長(zhǎng)那些具有較高蒸氣壓或高離解壓的材料； (3)

22、導(dǎo)模法(EFG技術(shù)) 用這種技術(shù)可以按照所需要的形狀（片、帶、管、纖維狀）和尺寸來(lái)生長(zhǎng)晶體，晶體的均勻性也得到改善。2) 坩堝下降法（垂直布里奇曼法坩堝下降法（垂直布里奇曼法，Vertical Bridgman method, VB） 圖4坩堝下降晶體爐的結(jié)構(gòu)示意圖 坩堝下降法又稱為布里奇曼斯托克巴格坩堝下降法又稱為布里奇曼斯托克巴格法，是從熔體中生長(zhǎng)晶體的一種方法。通常坩堝法，是從熔體中生長(zhǎng)晶體的一種方法。通常坩堝在結(jié)晶爐中下降，通過(guò)溫度梯度較大的區(qū)域時(shí)，在結(jié)晶爐中下降，通過(guò)溫度梯度較大的區(qū)域時(shí)，熔體在坩堝中，自下而上結(jié)晶為整塊晶體。這個(gè)熔體在坩堝中，自下而上結(jié)晶為整塊晶體。這個(gè)過(guò)程也可用結(jié)

23、晶爐沿著坩堝上升方式完成。與提過(guò)程也可用結(jié)晶爐沿著坩堝上升方式完成。與提拉法比較該方法可采用全封閉或半封閉的坩堝，拉法比較該方法可采用全封閉或半封閉的坩堝，成分容易控制；由于該法生長(zhǎng)的晶體留在坩堝中，成分容易控制；由于該法生長(zhǎng)的晶體留在坩堝中，因而適于生長(zhǎng)大塊晶體，也可以一爐同時(shí)生長(zhǎng)幾因而適于生長(zhǎng)大塊晶體，也可以一爐同時(shí)生長(zhǎng)幾塊晶體。另外由于工藝條件容易掌握，易于實(shí)現(xiàn)塊晶體。另外由于工藝條件容易掌握，易于實(shí)現(xiàn)程序化、自動(dòng)化。典型的晶體生長(zhǎng)爐的結(jié)構(gòu)如圖程序化、自動(dòng)化。典型的晶體生長(zhǎng)爐的結(jié)構(gòu)如圖4 4所示所示。 該方法的缺點(diǎn)是不適于生長(zhǎng)在結(jié)晶時(shí)體積該方法的缺點(diǎn)是不適于生長(zhǎng)在結(jié)晶時(shí)體積增大的晶體，生長(zhǎng)的晶體通常有較大的內(nèi)應(yīng)力。增大的晶體，生長(zhǎng)的晶體通常有較大的內(nèi)應(yīng)力。同時(shí)在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中也難于直接觀察，生長(zhǎng)周同時(shí)在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中也難于直接觀察，生長(zhǎng)周期比較長(zhǎng)。期比較長(zhǎng)。3 3) ) 泡生法（泡生法（Kyropoulos, KYKyropoulos, KY） 該方法的創(chuàng)始人是該方法的創(chuàng)始人是KyropoulosKyropoulos，他的論，他的論文發(fā)表于文發(fā)表于19261926年。這種方法是將一要