柴氏拉晶法与长晶炉

柴氏拉晶法简称CZ法,这种方法主要是用来从溶体中提拉生长晶体,在生长长晶炉的过程中主要是利用钼坩埚作为载体。在1964年时,这种方法首先被应用到蓝宝石单晶的生长中,成功生长出质量更高的蓝宝石晶体。

柴氏拉晶法的步骤如下:

1.0首先将原料加热至熔点后熔 温度差而形成过冷。于是熔汤开始在晶种表面凝固并生长和晶种相同晶体结构的单晶。晶种同时以缓慢的速度往上拉升,在拉升的同时熔汤逐渐凝固于晶种的液固界面上,进而形成一轴对称的单晶晶棒。通过控制拉升速度,分别生长长晶颈,晶冠,晶身以及晶尾。
2.0在长完晶颈后,需要降低拉升速度,使晶体直径增大到所需的尺寸,此步骤为晶冠生长。
3.0当晶体直径增大到所需尺寸时,就以等速的 速度来拉升,此部分的晶体直径是固定的,也就是晶身部分。
4.0当晶身长完时,就要使晶棒 离开熔汤,此时拉升的速度会变快,使晶棒的直径缩小,直到变成点状时,再从 熔汤中分开。此步骤为晶尾生长,其目的是要避免晶棒与熔汤快速分离时,所产 生的热应力,若在分离时产生热应力,此热应力将使晶棒产生差排及滑移线等缺陷。

钼坩埚图片

柴氏拉晶法在晶体生长过程中,可以方便的观察晶体的生长情况。晶体在自由液面生长,不受钼坩埚的强制作用。可降低晶体的应力 可以方便的使用所需取向籽晶和“缩颈”工艺,有助于以比较快的速率生长较高质量的晶体,晶体完整性较好。

 

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