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拉晶法

拉晶法是一種用於製備單晶的材料科學技術,主要包括以下幾種方法:

連續拉晶法。這是合成寶石的方法,在高頻電流加熱的銥金屬坩堝中,將合成寶石原料熔化,然後使用帶有晶核的升降棒緩慢下降進入熔融體中,在旋轉的同時開始結晶。這種方法適用於合成紅寶石等寶石。

Czochralski法(丘克拉斯基法)。這是最常用的單晶拉晶方法,涉及準備物料和單晶種子,加熱爐子使物料熔化,然後在熔體表面放置單晶種子,緩慢控制溫度使種子在熔體上形成單晶棒。這種方法適用於半導體、光電、信息產業等領域。

Float-zone法(浮區法)。這種方法無基底,主要用於脆性易碎或低附加值材料的單晶製備。它涉及加熱物料形成熔池,然後使用鎢條或其他材料懸浮在熔池中,通過加熱鎢條使熔池移動,從而拉出單晶。

Bridgman法布里奇曼法)。這是一種基於被動輸運的單晶拉晶方法,通過控制熔體的溫度和升降速度來生長單晶。它適用於高純度和大尺寸單晶的製備。

Zone-refining法(區域精煉法)。通過區域加熱改變物料的固態溶解度來製備單晶。這種方法適用於高純度單晶的製備,但生長速度相對較慢。

磁耦合拉晶法。這是一種直拉法的變型,利用磁力在密閉容器內提拉製備單晶,適用於拉制在熔點下分解壓不高的材料。

這些方法各有特點,適用於不同材料和套用的單晶製備。例如,在製備單晶矽時,直拉法被廣泛使用。直拉法生長矽單晶的過程中,矽單晶的生長和質量由熱場的溫度分布決定。