กระบวนการ Czochralski คืออะไร?

กระบวนการ Czochralski เป็นวิธีการผลิตผลึกเดี่ยวชิ้นส่วนที่เป็นของแข็งของวัสดุที่มีเมทริกซ์คริสตัลที่สม่ำเสมอผลึกดังกล่าวมีการใช้อย่างมีชื่อเสียงในการสร้างส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์เช่นเดียวกับในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และแอพพลิเคชั่นอื่น ๆ อีกมากมายที่จำเป็นต้องใช้คริสตัลคุณภาพสูงที่มีเมทริกซ์สม่ำเสมอยกตัวอย่างเช่น Jewelers สามารถใช้กระบวนการ Czochralski ในการก่อตัวของอัญมณีประสิทธิภาพสูงสำหรับโครงการของพวกเขาเช่นเดียวกับสิ่งอำนวยความสะดวกการวิจัยที่มีความต้องการวัสดุเช่น Diamond สามารถเติบโตได้ในห้องปฏิบัติการโดยใช้เทคนิคนี้นักวิจัยชาวโปแลนด์ที่ค้นพบมันในช่วงเริ่มต้นของศตวรรษที่ 20มันเริ่มต้นด้วยการละลายส่วนประกอบของผลึกในเบ้าหลอมที่สามารถทนอุณหภูมิสูงมากโดยทั่วไปแล้วเบ้าหลอมจะอยู่ในเตาเผาที่ปิดด้วยการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำมากการควบคุมสูงเป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากกระบวนการจะล้มเหลวหากส่วนผสมร้อนเกินไปหรือเย็นเกินไปและเซ็นเซอร์ที่แน่นอนอาจอยู่ในตำแหน่งหลายตำแหน่งเพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

เมื่อส่วนผสมถูกทำให้ร้อนด้วยสารเจือปนมีความจำเป็นช่างเทคนิคสามารถลดก้านด้วยคริสตัลเมล็ดได้อย่างระมัดระวังสิ่งนี้มักจะทำด้วยการใช้อุปกรณ์เครื่องจักรกลมากกว่าด้วยมือถัดไปก้านจะถูกถอนออกอย่างระมัดระวังและช้ามากเนื่องจากส่วนผสมจะเป็นเมทริกซ์ที่เป็นของแข็งรอบ ๆ ผลึกเมล็ดผลลัพธ์สุดท้ายของกระบวนการ Czochralski ควรเป็นบันทึกของวัสดุที่เป็นของแข็งโดยมีส่วนที่เหลืออยู่ที่ด้านล่างของเบ้าหลอม

ในการตั้งค่าที่อุณหภูมิสูงเกินไปผลึกเมล็ดสามารถละลายได้การแนะนำคริสตัลที่อุณหภูมิต่ำอาจทำให้เกิดการตกผลึกก่อนวัยอันควรของเนื้อหาทั้งหมดของเบ้าหลอมที่สมบูรณ์ด้วยรอยแตกเส้นแตกหักและสิ่งสกปรกอื่น ๆกระบวนการนี้ช้าการถอนของผลึกเมล็ดวัดเป็นมิลลิเมตรต่อชั่วโมงการควบคุมอย่างรอบคอบที่จำเป็นตลอดกระบวนการ Czochralski สามารถให้ผลึกคุณภาพสูงที่มีสิ่งสกปรกน้อยที่สุด

ต้นทุนการผลิตสามารถขึ้นอยู่กับวัตถุดิบที่จำเป็นและขนาดของคริสตัลผลึกขนาดใหญ่มีความท้าทายในการเติบโตและต้องการการควบคุมในระดับที่มากขึ้นส่วนประกอบดิบบางส่วนมีราคาแพงมากผลึกกระบวนการของ Czochralski นั้นเหมือนกับการก่อตัวของธรรมชาติทางเคมี แต่มีคุณภาพและความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้นมากสิ่งนี้มักจะเป็นที่ต้องการในการตั้งค่าเช่นห้องปฏิบัติการและผู้ผลิตอิเล็กทรอนิกส์ แต่บางครั้งอัญมณีมีปัญหาในการขายหินที่ปลูกในห้องปฏิบัติการเนื่องจากความชอบของผู้บริโภคสำหรับหินธรรมชาติ