单晶生长

3.阅读文献
4.不同的扩肩形状：图中观察， 不同的扩肩形状对LAGB影响不 是很大。
结论： 1.从晶籽中LAGB传播到晶体中， 呈圆形，偏光器图片中没有明显 的缺陷。结论X-ray中的LAGB和 残余应力是比较小的，在偏光图 片中没有被检测出来。 2.小直径的晶籽可以很好的引晶 重复性，轻微的LAGB会从晶籽 中传播到晶体中，并不能完全的 去掉。
单晶体生长
1. 背景介绍 2.制备方法 3.阅读文献 4.总结
1.背景介绍
1.单晶体： 单晶体是指样品中所含分子（原子或离子） 在三维空间中呈规则、周期排列的一种固体 状态。 2.应用： 单晶硅是电子元件和激光元件的主要原料
1.背景介绍
航空喷漆发动机叶片等特殊零件。
2.制备方法
提拉法 泡生法 布里奇曼法 热交换法
泡生法：
优点：1. 精确控制它的冷却速度，减小热应力，避免坩埚污染 2. 温度扰动和机械扰动可被熔体减小以致消除 缺点：1.本身制约了温度场的合理化设计。 2.钨钼材料具有大的热导率很，使得泡生法炉体下半部 分温度梯度非常小，甚至会造成类似于温梯法那样的倒臵梯度。
2.制备方法——比较
布里奇曼法：
优点：1. 对称的温度场和对流模式 2.维持一个相对稳定的一维温度场 缺点：1. 液流作用、传动装臵的振动和温度的波动 2.由于晶体和坩埚的膨胀系数的差异。 3. 晶体容易被污染，或者产生寄生成核。
3.阅读ห้องสมุดไป่ตู้献
1.引晶的重复性（reproducible seeding）：引晶过程的可重复性很 大程度上取决于坩埚底部温度的精确控制。 表一核实的其引晶过程的可重复性: 引晶过程中的界面位臵20+1mm， 温度波动2012+1摄氏度。
3.阅读文献
2.晶籽大小影响。 3.不同的引晶位臵。
晶籽中的小角度晶界传播到了晶体中，在扩肩的部分产生了残 余应力。 推测：LAGB可能是由于晶籽和坩埚接触部分的气泡，或者熔 体和坩埚壁粘着应力产生的，还有一些残余应力是由于冷却过 程中的热应力产生的。但是大部分的这些缺陷在生长过程中逐 渐消失。
HEM：
优点：坩埚、晶体及加热区都未移动，可避免机械运动产生熔 体涡流和热量对流，避免固液界面见浓度和温度波动。 缺点：1.钼坩埚与蓝宝石单晶的热膨胀系数不一致 2. 晶体中出现气泡、杂志坑及散射中心等缺陷。产生寄 生成核 3.必须精确控制氦气流速来控制晶体生长速率，设备条 件要求苛刻，运行成本较高。
2.制备方法——四种方法的比较
目的：尽量减少单晶体中的缺陷（晶界，位 错，气泡，杂质元素）。 影响因素： 1.坩埚 2.封闭性 3.温度场控制 4.生长速度控制（固液界面的移动速度）
2.制备方法——比较
提 拉 法
热 交 换 法
布 里 奇 曼 法
泡生法
2.制备方法——比较
提拉法：
优点：1. 可直接进行测试与观察。 2. 不与坩埚相接触，减小应力，防止寄生成核。 3. 定向籽晶和“缩颈”工艺。 缺点：1.高温下,坩埚材料对晶体可能产生污染。 2.熔体的液流作用、传动装臵的振动和温度的波动。
熔 体 生 长
2.制备方法——提拉法(CZM)
原理：提拉法是将构成晶体的原料放在坩埚中加热 熔化，在熔体表面接籽晶提拉熔体，在受控条件下， 使籽晶和熔体在交界面上不断进行原子或分子的重 新排列，随降温逐渐凝固而生长出单晶体
2.制备方法——提拉法
加热系统 组成系统： 坩埚和籽晶夹 传动系统 后加热器 生长要点： 温度控制：要求在固液界面处保持熔点温度，保证籽晶 周围一定的过冷度，其余部分保持过热。 提拉速率，旋转速率：提拉的速率决定晶体生长速度。 适当的转速，可对熔体产生搅拌，达到减少径向温度梯 度，阻止组分过冷的目的。 坩埚：高稳定性，高纯度，导热性，热膨胀性。
加热区：T1>T熔 梯度区：T2~T1 冷却区：T2<T熔
2.制备方法——布里奇曼法
组 成 系 统
炉体：通过多温区的设计实现一维温度梯度 机械传动装臵：控制坩埚和温度场的相对运动 支撑结构：主要为减震装臵。
垂直布里奇曼法 水平布里奇曼法
2.制备方法——热交换法（HEM） 原理：利用热交换器来带走热量，使得晶体生 长区内形成一下冷上热的纵向温度梯度，同时 由控制热交换器内气体（一般为氦气） 流量的大小以及改变加热 功率的高低来控制此温度 梯度，使坩埚内熔体由下 慢慢向上凝固成晶体。
3.阅读文献
实验名称：垂直布里奇曼法生长蓝宝石晶体 实验目的：引晶过程中坩埚底部的精确控温方法探究，晶籽形状对 晶体质量的影响。 实验条件： 1.温度分布如图。 2.W坩埚 3.石墨加热器 4.100KpaAr气氛 5.晶籽形状：小 直径，锥形，等 径的三种。 6.坩埚底部精确 控温系统。
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4.总结
熔体生长方式生长单晶体方法的核心在于精 确控制温度场，适当的生长速度，和合理的 晶籽形状有助于减少晶体中的缺陷。
谢谢
实验过程：1.装料：将晶籽和氧化铝装入坩埚。 2.熔化:提升坩埚进入高温区，直到全部的原料熔化 3.引晶：缓慢提升坩埚，使晶籽部分熔化，温度梯度 为10摄氏度/cm. 4.晶体生长：下降坩埚，3mm/h。 5.将晶体冷却至室温。
检测装臵：绿色激光器来观察晶体中的界面。 偏光器检测晶体中的LAGB（小角度晶界）（是使平 面偏振光垂直相交，光线通不过的原理制造的一种简单的光学仪 器，用以检测宝石的光性）， X-ray检测晶体中的小角度晶界，位错，残余应力。 实验结果和讨论：
2.制备方法——泡生法(KYM)
原理：先将原料熔化形成熔体，籽晶以极缓慢 的速度往上拉升，一段时间后形成晶颈，待熔 体与籽晶界面的凝固速率稳定后，籽晶便不再 拉升，也不作旋转，仅以控制冷却速率方式来 使单晶从上方逐渐往下凝固。
2.制备方法——布里奇曼法（Bridgman）
原理：在通过加热区域时,坩埚中的材料被熔 融,当坩埚持续下降时,坩埚底部的温度先下降 到熔点以下,并开始结晶,晶体随坩埚下降而持 续长大。