Qual è il processo di Czochralski?

Il processo di Czocralski è un metodo per la produzione di singoli cristalli, blocchi solidi di materiale con una matrice di cristallo uniforme.Tali cristalli sono famosi nella costruzione di componenti elettronici e nella ricerca scientifica e una serie di altre applicazioni in cui è necessario un cristallo di alta qualità con una matrice uniforme.I gioiellieri, ad esempio, possono utilizzare il processo di Czochralski nella formazione di pietre preziose ad alte prestazioni per i loro progetti, proprio come le strutture di ricerca con la necessità di materiali come Diamond possono coltivarli in laboratorio usando questa tecnica.

Questo processo è chiamato per unRicercatore polacco che lo ha scoperto all'inizio del 20 ° secolo.Si inizia con la fusione dei componenti dei cristalli in un crogiolo in grado di tollerare temperature estremamente elevate.Il crogiolo è in genere posizionato in un forno chiuso con controllo della temperatura molto preciso.L'alto controllo è fondamentale, poiché il processo fallirà se la miscela è troppo calda o troppo fredda e i sensori molto esatti possono essere posizionati in diverse posizioni per monitorare le variazioni di temperatura.

Quando la miscela è riscaldata con qualsiasi drogante e altre aggiunte che possonoSii necessario, un tecnico può abbassare con cura un'asta con un cristallo di semi.Questo di solito viene fatto con l'uso di apparecchiature meccaniche, piuttosto che a mano.Successivamente, l'asta viene ritirata con cura e molto lentamente poiché la miscela forma una matrice solida attorno al cristallo del seme.Il risultato finale del processo di Czocralski dovrebbe essere un solido registro di materiale, con alcuni resti nella parte inferiore del crogiolo.

In impostazioni in cui la temperatura aumenta troppo, il cristallo di semi può sciogliersi.L'introduzione del cristallo a basse temperature può causare la cristallizzazione prematura dell'intero contenuto del crogiolo, completa di crepe, linee di frattura e altre impurità.Questo processo è lento;Il ritiro del cristallo di semi viene misurato in millimetri all'ora.L'attenta controllo necessario in tutto il processo di Czocralski può produrre cristalli di alta qualità con un minimo di impurità.

I costi di produzione possono dipendere dalle materie prime necessarie e dalle dimensioni del cristallo.I cristalli più grandi sono più impegnativi da crescere e richiedono maggiori gradi di controllo.Alcuni componenti grezzi sono molto costosi.I cristalli di processo di Czochralski sono chimicamente identici alle formazioni naturali, ma hanno una qualità e un'affidabilità molto più elevate.Questo di solito è desiderabile in ambienti come laboratori e produttori di elettronica, ma i gioiellieri a volte hanno difficoltà a vendere pietre coltivate in laboratorio a causa della preferenza dei consumatori per le pietre naturali.