Quá trình Czochralski là gì?

Quá trình Czochralski là một phương pháp để sản xuất các tinh thể đơn, các khối vật liệu rắn với ma trận tinh thể đồng đều.Các tinh thể như vậy được sử dụng nổi tiếng trong việc xây dựng các thành phần điện tử cũng như trong nghiên cứu khoa học và một số ứng dụng khác trong đó cần một tinh thể chất lượng cao với ma trận thống nhất là cần thiết.Ví dụ, các thợ kim hoàn có thể sử dụng quy trình Czochralski trong việc hình thành các loại đá quý hiệu suất cao cho các dự án của họ, giống như các cơ sở nghiên cứu với nhu cầu vật liệu như kim cương có thể phát triển chúng trong phòng thí nghiệm bằng kỹ thuật này.Nhà nghiên cứu Ba Lan đã phát hiện ra nó vào đầu thế kỷ 20.Nó bắt đầu với việc làm tan chảy các thành phần của các tinh thể trong một cái lò có khả năng chịu được nhiệt độ cực kỳ cao.Kim nấu ăn thường được định vị trong một lò nung kín với kiểm soát nhiệt độ rất chính xác.Kiểm soát cao là rất quan trọng, vì quá trình sẽ thất bại nếu hỗn hợp quá nóng hoặc quá lạnh, và các cảm biến rất chính xác có thể được định vị ở một số vị trí để theo dõi sự thay đổi nhiệt độ.Là cần thiết, một kỹ thuật viên có thể cẩn thận hạ một thanh bằng tinh thể hạt.Điều này thường được thực hiện với việc sử dụng các thiết bị cơ học, thay vì bằng tay.Tiếp theo, thanh được cẩn thận và rút rất chậm vì hỗn hợp tạo thành một ma trận rắn xung quanh tinh thể hạt.Kết quả cuối cùng của quá trình czochralski phải là một nhật ký vật liệu rắn, với một số phần còn lại ở dưới cùng của nồi nấu kim loại. Trong các cài đặt mà nhiệt độ tăng quá cao, tinh thể hạt có thể tan chảy.Giới thiệu tinh thể ở nhiệt độ thấp có thể gây ra sự kết tinh sớm của toàn bộ nội dung của nồi nấu kim loại, hoàn chỉnh với các vết nứt, đường gãy và các tạp chất khác.Quá trình này chậm;Việc rút tinh thể hạt được đo bằng milimet mỗi giờ.Việc kiểm soát cẩn thận cần thiết trong suốt quá trình Czochralski có thể mang lại các tinh thể chất lượng rất cao với tối thiểu các tạp chất. Chi phí sản xuất có thể phụ thuộc vào nguyên liệu thô cần thiết và kích thước của tinh thể.Các tinh thể lớn hơn là thách thức hơn để phát triển, và đòi hỏi mức độ kiểm soát lớn hơn.Một số thành phần thô là rất đắt tiền.Các tinh thể quá trình của Czochralski giống hệt nhau về mặt hóa học với sự hình thành tự nhiên, nhưng có chất lượng và độ tin cậy cao hơn nhiều.Điều này thường được mong muốn trong các thiết lập như phòng thí nghiệm và nhà sản xuất điện tử, nhưng đôi khi các thợ kim hoàn gặp khó khăn trong việc bán đá trồng trong phòng thí nghiệm do sở thích của người tiêu dùng đối với đá tự nhiên.