Vad är Czochralski -processen?

Czochralski -processen är en metod för produktion av enstaka kristaller, fasta bitar av material med en enhetlig kristallmatris. Sådana kristaller används berömt vid konstruktion av elektroniska komponenter såväl som i vetenskaplig forskning och ett antal andra tillämpningar där en högkvalitativ kristall med en enhetlig matris behövs. Juvelerare kan till exempel använda Czochralski -processen i bildandet av högpresterande ädelstenar för sina projekt, precis som forskningsanläggningar med ett behov av material som Diamond kan växa dem i labbet med denna teknik.

Denna process heter för en polsk forskare som upptäckte det i början av 1900 -talet. Det börjar med att smälta komponenterna i kristallerna i en degel som kan tolerera extremt höga temperaturer. Degeln är vanligtvis placerad i en stängd ugn med mycket exakt temperaturkontroll. Hög kontroll är kritisk, eftersom processen kommer att misslyckas om blandningen är för varm eller för kall och mycket exACT -sensorer kan vara placerade på flera platser för att övervaka temperaturförändringar.

När blandningen värms upp med alla dopande och andra tillägg som kan vara nödvändiga, kan en tekniker försiktigt sänka en stav med en frökristall. Detta görs vanligtvis med användning av mekanisk utrustning snarare än för hand. Därefter dras stången försiktigt och mycket långsamt när blandningen bildar en fast matris runt frökristallen. Slutresultatet av Czochralski -processen bör vara en solid logg av material, med vissa resten längst ner i degeln.

I inställningar där temperaturen stiger för högt kan frökristallen smälta. Att introducera kristallen vid låga temperaturer kan orsaka för tidig kristallisation av hela innehållet i degeln, komplett med sprickor, spricklinjer och andra föroreningar. Denna process är långsam; Uttag av frökristallen mäts i millimeter pertimme. Den noggranna kontrollen som behövs under Czochralski -processen kan ge mycket högkvalitativa kristaller med ett minimum av föroreningar.

Produktionskostnader kan bero på de råvaror som behövs och storleken på kristallen. Större kristaller är mer utmanande att växa och kräver större kontrollgrader. Vissa råa komponenter är mycket dyra. Czochralski -processkristaller är kemiskt identiska med naturliga formationer, men har en mycket högre kvalitet och tillförlitlighet. Detta är vanligtvis önskvärt när det gäller inställningar som labb och elektroniktillverkare, men juvelerare har ibland svårt att sälja laboratorieodlade stenar på grund av konsumenternas preferens för naturliga stenar.