提拉法又称丘克拉斯基法,是丘克拉斯基(J.Czochralski)在1917年发明的从熔体中提拉生长高质量单晶的方法。这种方法能够生长无色蓝宝石、红宝石、钇铝榴石、钆镓榴石、变石和尖晶石等重要的宝石晶体。20世纪60年代,提拉法进一步发展为一种更为先进的定型晶体生长方法——熔体导模法。它是控制晶体形状的提拉法,即直接从熔体中拉制出具有各种截面形状晶体的生长技术。它不仅免除了工业生产中对人造晶体所带来的繁重的机械加工,还有效的节约了原料,降低了生产成本。
(1)温度控制在晶体提拉法生长过程中,熔体的温度控制是关键。要求熔体中温度的分布在固液界面处保持熔点温度,保证籽晶周围的熔体有一定的过冷度,熔体的其余部分保持过热。这样,才可保证熔体中不产生其它晶核,在界面上原子或分子按籽晶的结构排列成单晶。为了保持一定的过冷度,生长界面必须不断地向远离凝固点等温面的低温方向移动,晶体才能不断长大。另外,熔体的温度通常远远高于室温,为使熔体保持其适当的温度,还必须由加热器不断供应热量。
(2)提拉速率提拉的速率决定晶体生长速度和质量。适当的转速,可对熔体产生良好的搅拌,达到减少径向温度梯度,阻止组分过冷的目的。一般提拉速率为每小时6-15mm。在晶体提拉法生长过程中,常采用“缩颈”技术以减少晶体的位错,即在保证籽晶和熔体充分沾润后,旋转并提拉籽晶,这时界面上原子或分子开始按籽晶的结构排列,然后暂停提拉,当籽晶直径扩大至一定宽度(扩肩)后,再旋转提拉出等径生长的棒状晶体。这种扩肩前的旋转提拉使籽晶直径缩小,故称为“缩颈”技术。
来源:中科院上海硅酸盐研究所。编辑:SARS
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