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柴式拉晶法

柴氏拉晶法(Czochralski method),簡稱CZ法,是一種用於生長各種材料單晶的晶體生長方法。該方法由波蘭科學家揚·柴可拉斯基(Jan Czochralski)於1918年發明,並在1964年首次套用於藍寶石單晶的生長。

柴氏拉晶法的主要步驟包括:首先將原料加熱至熔點,形成熔融狀態的熔湯;然後將晶種(籽晶)浸入熔湯中,晶種與熔湯的固液界面因溫度差而形成過冷;熔湯在晶種表面開始凝固並生長,形成與晶種相同晶體結構的單晶;晶種以極緩慢的速度向上拉升,並伴隨一定的轉速旋轉,隨著晶種的向上拉升,熔湯逐漸凝固於晶種的液固界面上,進而形成一軸對稱的單晶晶錠。

柴氏拉晶法適用於熔點較低的材料,是目前半導體產業中最常用的單晶製造方法,用於生產矽晶圓砷化鎵晶圓等。這種方法在生長大直徑晶體時,可以方便地觀察晶體的生長情況,降低晶體的應力,並有助於生長出較高質量的晶體。然而,這種方法在生長大直徑晶體時,也容易因機械擾動產生晶體缺陷。