布里奇曼-史托巴格法
布里奇曼-史托巴格法（英语：Bridgman–Stockbarger technique）晶体成长技术，以美国物理学家珀西·布里奇曼（Percy Williams Bridgman）与唐纳·史托巴格（Donald C. Stockbarger）为名。这种技术囊括两种大同而小异的方法进行人造胚晶[1](单晶晶锭)的晶体成长，但也可以凝固出多晶晶锭。
简介[编辑]
布里奇曼-史托巴格法牵涉到加热多晶材料工件至其熔点以上的温度，然后再从工件容器有晶种的一端缓慢地开始进行冷却。今若欲将一块多晶工件成长成单晶晶锭，则需要先找一颗单晶来担任晶种，使其与工件之冷凝端相接，俟炉料经熔融凝固后，在冷却炉段凝固新生的晶体沿坩锅容器的长边逐渐生成，且将与晶种有相同之结晶取向[2]。该过程可以在水平或垂直方向上进行，且常涉及旋转坩埚或安瓿来搅拌熔融液。[3]
布里奇曼法虽然是20世纪初开发出来，算较老式的晶体成长方法，可是在长某些特定半导体晶体的时候还是很好用，尤其是那些柴氏拉晶法很难长的晶体，譬如说发光二极管要用的砷化镓。用布里奇曼法来长单晶虽然颇为可靠，但是长出来的东西往往有性质、杂质不均匀的问题。[3]
布里奇曼法[4]跟史托巴格法[5]的差异相当细微。两种方法皆仰赖温度梯度与移动的坩锅，不过布里奇曼法利用炉口相对不易控制的温度梯度；而史托巴格法则在加热炉段跟冷却炉段中间还加了一片隔板，把两炉段不同温度分开。一般认为史托巴格的改良，对于熔融的固液界面的温度梯度控制较好。
当上述装置没有加晶种时，各种棒状、块状、甚至不规则状的晶体进料都可以在熔融又凝固后产生多晶晶锭。这些多晶晶锭的显微组织会出现成列的晶粒，类似金属或合金在方向性凝固[6]后会有的显微组织。
参见[编辑]
参考文献[编辑]
- ^ 存档副本. [2017-02-16]. （原始内容存档于2017-02-26）.
- ^ 存档副本. [2017-02-16]. （原始内容存档于2018-12-24）.
- ^ 3.0 3.1 Hans J. Scheel; Peter Capper; Peter Rudolph. Crystal Growth Technology: Semiconductors and Dielectrics. John Wiley & Sons. 25 October 2010: 177–178. ISBN 978-3-527-32593-1.
- ^ Bridgman, Percy W. Certain Physical Properties of Single Crystals of Tungsten, Antimony, Bismuth, Tellurium, Cadmium, Zinc, and Tin. Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences. 1925, 60 (6): 305–383. . JSTOR 25130058 .. doi:10.2307/25130058.
- ^ Stockbarger, Donald C. The Production of Large Single Crystals of Lithium Fluoride. Review of Scientific Instruments. 1936, 7 (3): 133–136. Bibcode:1936RScI....7..133S. doi:10.1063/1.1752094.
- ^ 存档副本. [2017-02-16]. （原始内容存档于2019-09-15）.