Na początku XX wieku zasady nowoczesnej nauki i technologii były nieustannie wykorzystywane do kontrolowania procesu wzrostu kryształów, a wzrost kryształów zaczął ewoluować od sztuki do nauki. Szczególnie od lat 50. XX wieku rozwój materiałów półprzewodnikowych, reprezentowanych przez monokryształy krzemu, przyspieszył rozwój teorii i technologii wzrostu kryształów. W ostatnich latach rozwój różnorodnych półprzewodników złożonych i innych materiałów elektronicznych, materiałów optoelektronicznych, nieliniowych materiałów optycznych, materiałów nadprzewodzących, materiałów ferroelektrycznych i metalicznych materiałów monokrystalicznych doprowadził do szeregu problemów teoretycznych. Coraz bardziej złożone wymagania stawiane są technologii wzrostu kryształów. Badania nad zasadą i technologią wzrostu kryształów zyskują na znaczeniu i stały się ważną dziedziną współczesnej nauki i technologii.
Obecnie wzrost kryształów stopniowo ukształtował szereg teorii naukowych, które służą do kontrolowania procesu wzrostu kryształów. Jednak ten system teoretyczny nie jest jeszcze doskonały i wiele zagadnień wciąż opiera się na doświadczeniu. Dlatego też, sztuczna hodowla kryształów jest powszechnie uważana za połączenie kunsztu i nauki.
Przygotowanie kompletnych kryształów wymaga spełnienia następujących warunków:
1. Temperatura układu reakcyjnego powinna być kontrolowana równomiernie. Aby zapobiec lokalnemu przechłodzeniu lub przegrzaniu, które może mieć wpływ na zarodkowanie i wzrost kryształów.
2. Proces krystalizacji powinien przebiegać jak najwolniej, aby zapobiec spontanicznemu zarodkowaniu. Ponieważ po wystąpieniu spontanicznego zarodkowania powstanie wiele drobnych cząstek, które utrudnią wzrost kryształów.
3. Dopasuj szybkość chłodzenia do tempa zarodkowania i wzrostu kryształów. Kryształy rosną równomiernie, nie ma gradientu stężeń w kryształach, a ich skład nie odbiega od proporcjonalności chemicznej.
Metody wzrostu kryształów można podzielić na cztery kategorie w zależności od rodzaju fazy macierzystej, a mianowicie wzrost w stanie stopionym, wzrost w roztworze, wzrost w fazie gazowej i wzrost w fazie stałej. Te cztery rodzaje metod wzrostu kryształów rozwinęły się w dziesiątki technik wzrostu kryształów, ze zmianami warunków kontrolnych.
Ogólnie rzecz biorąc, jeśli cały proces wzrostu kryształów jest rozłożony, powinien obejmować co najmniej następujące podstawowe procesy: rozpuszczenie substancji rozpuszczonej, utworzenie jednostki wzrostu kryształów, transport jednostki wzrostu kryształów w ośrodku wzrostowym, wzrost kryształów - ruch i łączenie się pierwiastków na powierzchni kryształu oraz przejście międzyfazowe wzrostu kryształów, tak aby umożliwić wzrost kryształów.
Czas publikacji: 07-12-2022