提拉法生長晶體簡介

提拉法晶體生長是利用籽晶從熔體中提拉生長出晶體的方法。這個方法是丘克拉斯基(J.Czochralski)在1918年首創(chuàng)的，故又稱丘克拉斯基法。這是一種從熔體中制備大直徑和高質(zhì)量單晶的常用的晶體生長方法，許多有實(shí)用價值的重要晶體都是用這種方法制備出來的。

提拉法基本原理：

提拉法的生長工藝首先將待生長的晶體的原料放在耐高溫的坩堝中加熱融化，調(diào)整爐內(nèi)溫度場，使熔體上部處于過冷狀態(tài);然后在籽晶桿上安放一粒籽晶，讓籽晶接觸熔體表面，待籽晶表面稍熔后，提拉并轉(zhuǎn)動籽晶桿，使熔體處于過冷狀態(tài)而結(jié)晶于籽晶上，在不斷提拉和旋轉(zhuǎn)過程中，生長出圓柱狀晶體。

提拉法合作裝置

提拉法晶體生長要點(diǎn)：

一、溫度控制在晶體提拉法生長過程中，熔體的溫度控制是關(guān)鍵。要求熔體中溫度的分布在固液界面處保持熔點(diǎn)溫度，保證籽晶周圍的熔體有一定的過冷度，熔體的其余部分保持過熱。這樣，才可保證熔體中不產(chǎn)生其它晶核，在界面上原子或分子按籽晶的結(jié)構(gòu)排列成單晶。為了保持一定的過冷度，生長界面必須不斷地向遠(yuǎn)離凝固點(diǎn)等溫面的低溫方向移動，晶體才能不斷長大。另外，熔體的溫度通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于室溫，為使熔體保持其適當(dāng)?shù)臏囟龋€必須由加熱器不斷供應(yīng)熱量。

二、提拉速率提拉的速率決定晶體生長速度和質(zhì)量。適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速，可對熔體產(chǎn)生良好的攪拌，達(dá)到減少徑向溫度梯度，阻止組分過冷的目的。一般提拉速率為每小時6-15mm。在晶體提拉法生長過程中，常采用"縮頸"技術(shù)以減少晶體的位錯，即在保證籽晶和熔體充分沾潤后，旋轉(zhuǎn)并提拉籽晶，這時界面上原子或分子開始按籽晶的結(jié)構(gòu)排列，然后暫停提拉，當(dāng)籽晶直徑擴(kuò)大至一定寬度(擴(kuò)肩)后，再旋轉(zhuǎn)提拉出等徑生長的棒狀晶體。這種擴(kuò)肩前的旋轉(zhuǎn)提拉使籽晶直徑縮小，故稱為“縮頸”技術(shù)。

提拉法優(yōu)缺點(diǎn)：

提拉法的優(yōu)缺點(diǎn)晶體提拉法與其它晶體生長方法相比有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)在晶體生長過程中可以直接進(jìn)行測試與觀察，有利于控制生長條件;

(2)使用優(yōu)質(zhì)定向籽晶和"縮頸"技術(shù)，可減少晶體缺陷，獲得所需取向的晶體;

(3)晶體生長速度較快;

(4)晶體位錯密度低，光學(xué)均一性高（晶體質(zhì)量較高、完整性高）。

晶體提拉法的不足之處在于:

(1)坩堝材料對晶體可能產(chǎn)生污染;

(2)熔體的液流作用、傳動裝置的振動和溫度的波動都會對晶體的質(zhì)量產(chǎn)生影響。

     目前，國內(nèi)外采用提拉法生長的晶體有無色藍(lán)寶石、紅寶石（AL₂O₃）、立方氧化鋯(CZ)、石榴石（YAG）、金紅石（TiO₂）、二氧化碲（TeO₂）、鈮酸鋰(LiNbO₃)、鉭酸鋰(LiTaO₃)等重要的寶石晶體。