ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Литература. Дополнительная литература из "Кристаллизация " На протяжении многих веков выращиванием крупных кристаллов занимались просто ради любопытства. Однако сейчас потребности в совершенных кристаллах различных веществ очень возросли. Крупные монокристаллы требуются для определения химических и физических свойств чистых твердых веществ, а совсем недавно кристаллы некоторых веществ стали необходимы в электротехнике благодаря их диэлектрическим и пьезоэлектрическим свойствам. [c.209] Производство крупных монокристаллов требует специальной и четко разработаиной технологии. Имеются три основных метода выращивания монокристаллов из растворов, из расплавов и из паров. Недавно было составлено несколько обзоров по этому довольно специальному вопросу практической кристаллизации [23—25], поэтому здесь мы ограничимся только кратким изложением. [c.209] Медленная кристаллизация из раствора в воде или в органических растворителях на протяжении долгого времени была стандартным методом выращивания крупных чистых кристаллов неорганических и органических веществ. В основном этот процесс состоит в следующем небольшую кристаллическую затравку погружают в пересыщенный раствор данного вещества ростом кристаллов управляют, тщательно контролируя температуру, концентрацию и степень перемешивания данной системы. Например, небольшой выбранный кристаллик можно закрепить на упоре и подвесить в сосуде, который содержит раствор вещества и в котором поддерживается определенная температура. Медленное вращение сосуда обеспечит необходимое движение раствора вокруг кристалла, а медленным регулируемым испарением растворителя создается необходимая для роста кристаллов степень пересыщения. Но сосуд может оставаться и неподвижным, а растущий кристалл или несколько закрепленных кристаллов могут медленно вращаться в растворе. [c.209] Действительные рабочие условия изменяются в зависимости от свойств кристаллизующегося вещества и растворителя оптимальное пересыщение и движение раствора относительно кристалла должны быть установлены путем проб и ошибок . Вообще говоря, степень пересыщения не должна быть высокой, и в любом случае никогда нельзя допускать, чтобы раствор приближался к лабильному состоянию. Степень пересыщения должна быть насколько возможно постоянной, чтобы обеспечить по стоянную скорость осаждения растворенного вещества на кристаллической затравке. [c.209] Другой способ регулирования степени пересыщения заключается в том, что кристалл поддерживается в зафиксированном положении в приборе, а мимо него непрерывно течет раствор с заранее установленной постоянной концентрацией. Раствор должен быть как можно более чистым, все инертные посторонние вещества подлежат удалению, так ак необходимо любой ценой избежать образования посторонних центров кристаллизации. [c.210] Сейчас получение крупных пьезоэлектрических кристаллов (фосфорнокислого аммония и виннокислого этилендиамина) — это уже небольшое производство. Рост одного кристалла фосфорнокислого аммония размером 150X150X560 мм и весом 19,5 кг, который продолжался около четырех месяцев в лабораториях фирмы Белл Телефон , был описан Бакли [23]. [c.210] Кристалл кварца представляет собой идеальный пьезоэлектрический материал, и спрос на другие, несколько худшие вещества, такие как виннокислый этилендиамин, возник в результате недостатка пригодного естественного кварца. Небольшие кристаллы кварца выращивали в лабораторных условиях в течение многих лет, но только совсем недавно [27] успешно стал применяться метод так называемой гидротермической кристаллизации в масштабе экспериментального завода (этот метод состо ит в кристаллизации кварца из водного раствора каустической соды при высоких температуре и давлении). На основании полученных результатов можно считать, что имеется возможность дальнейшего распространения областей применения данного метода в широком промышленном масштабе. [c.210] Различные методы вытягивания кристаллов из расплава были описаны Лоусоном и Нильсеном [25]. Скорости вытягивания зависят от температурного градиента на поверхности раздела между кристаллом и расплавом и могут колебаться в диапазоне 0,1—4,0 см1ч. Чем круче градиент температур, тем выше скорость роста и тем большая скорость вытягивания допускается. [c.211] Метод зонной плавки идеально пригоден для производства монокристаллов. В нескольких словах его можно описать следующим образом. Чистый слиток требуемого материала помещают в тигель так, чтобы один конец слитка находился в контакте с плоской гранью затравочного кристалла. Затем расплавляют какой-либо участок слитка и двигают расплавленную зону по направлению к затравочному кристаллу. Когда расплавленная зона коснется затравки, движение зоны приостанавливается на короткий момент, а затем возобновляется, но в обратном направлении. После этого оканчивается рост монокристалла на затравке. Этим методом легко получаются монокристаллы германия диаметром около 25 мм и длиной около 300 мм. [c.211] Сублимация в герметизированной трубке применяется также для изготовления монокристаллов многих металлов (например, цинка и кадмия) и неплавящихся сульфидов. Некоторое количество материала помещается на один конец трубки, вдоль которой имеется какой-то температурный градиент. Происходит сублимация и на более холодном конце растут кристаллы. [c.212] Для поддержания температурного градиента применяется электрическая печь с несколькими независимо регулируемыми обмотками это обеспечивает достаточно медленную скорость сублимации, что в свою очередь способствует выращиванию монокристаллов, а не поликристаллов. [c.212] Аникин A. Г. Элементы теории кристаллизационной колонки. ДАН СССР, т. 151, 5, 1963, стр. 1139—1142. [c.213] Вигдорович В. Н., Нашельский А. Я. Классификация и обзор методов получения полупроводниковых соединений. ЦИИН ЦМ, 1963. [c.213] Вигдорович В. Н. Получение химических веществ высокой чистоты (обзор зарубежных патентов). ЦНИИПИ, 1964. [c.213] Вигдорович В. Н. Новые методы получения полупроводников. Природа, 7, 1959, стр. 27—32. [c.213] Красюк Б. А,, Г р и б о в А. И. Полупроводники — германий и кремний. Металлургиздат, 1%1. [c.213] Нашельский А. Я., Вигдорович В. Н. Зонная плавка—прогрессивный метод получения полупроводников и металлов высокой чистоты. ЦИТЭИН, 1962. [c.213] Вернуться к основной статье