Hvad er Czochralski -processen?

Czochralski -processen er en metode til produktion af enkeltkrystaller, faste stykker materiale med en ensartet krystalmatrix.Sådanne krystaller bruges berømt til konstruktion af elektroniske komponenter såvel som i videnskabelig forskning og en række andre applikationer, hvor der er behov for en krystal af høj kvalitet med en ensartet matrix.Jewellers, for eksempel, kan anvende den Czochralski -proces i dannelsen af ædlehøjsten med højtydende til deres projekter, ligesom forskningsfaciliteter med behov for materialer som Diamond kan vokse dem i laboratoriet ved hjælp af denne teknik.

Denne proces er navngivet efter enPolsk forsker, der opdagede det i starten af det 20. århundrede.Det starter med at smelte komponenterne i krystallerne i en digel, der er i stand til at tolerere ekstremt høje temperaturer.Crucible er typisk placeret i en lukket ovn med meget præcis temperaturstyring.Høj kontrol er kritisk, da processen vil mislykkes, hvis blandingen er for varm eller for kold, og meget nøjagtige sensorer kan placeres flere steder til at overvåge temperaturændringer.

Når blandingen opvarmes med ethvert dopingmiddel og andre tilføjelser, der måtte værevære nødvendig, en tekniker kan omhyggeligt sænke en stang med en frøkrystall.Dette gøres normalt med brugen af mekanisk udstyr snarere end for hånd.Dernæst trækkes stangen omhyggeligt og meget langsomt tilbage, da blandingen danner en fast matrix omkring frøkrystallen.Slutresultatet af czochralski -processen skal være en solid log af materiale, med nogle rester i bunden af diglen.

I indstillinger, hvor temperaturen stiger for høj, kan frøkrystallen smelte.Introduktion af krystallen ved lave temperaturer kan forårsage for tidlig krystallisation af hele indholdet af diglen, komplet med revner, brudlinjer og andre urenheder.Denne proces er langsom;Tilbagetrækning af frøkrystallen måles i millimeter i timen.Den omhyggelige kontrol, der er nødvendig i hele Czochralski -processen, kan give krystaller af høj kvalitet med et minimum af urenheder.

Produktionsomkostninger kan afhænge af de nødvendige råvarer og størrelsen på krystallen.Større krystaller er mere udfordrende at vokse og kræver større kontrolgrader.Nogle rå komponenter er meget dyre.Czochralski -processkrystaller er kemisk identiske med naturlige formationer, men har en meget højere kvalitet og pålidelighed.Dette er normalt ønskeligt i indstillinger som laboratorier og elektronikproducenter, men juvelerer har undertiden svært ved at sælge lab-dyrkede sten på grund af forbrugerpræference for natursten.