Quel est le processus Czochralski?
Le processus Czochralski est une méthode pour la production de monocristaux, des morceaux solides de matériau avec une matrice de cristal uniforme. Ces cristaux sont utilisés dans la construction de composants électroniques ainsi que dans la recherche scientifique et un certain nombre d'autres applications où un cristal de haute qualité avec une matrice uniforme est nécessaire. Les bijoutiers, par exemple, peuvent utiliser le processus Czochralski dans la formation de pierres précieuses de haute performance pour leurs projets, tout comme les installations de recherche ayant un besoin de matériaux comme Diamond peuvent les développer en laboratoire en utilisant cette technique.
Ce processus est nommé pour un chercheur polonais qui l'a découvert au début du 20e siècle. Il commence par faire fondre les composants des cristaux dans un creuset capable de tolérer des températures extrêmement élevées. Le creuset est généralement positionné dans un four fermé avec un contrôle de température très précis. Un contrôle élevé est essentiel, car le processus échouera si le mélange est trop chaud ou trop froid, et très exLes capteurs ACT peuvent être positionnés à plusieurs endroits pour surveiller les changements de température.
Lorsque le mélange est chauffé avec n'importe quel dopant et autres ajouts qui peuvent être nécessaires, un technicien peut abaisser soigneusement une tige avec un cristal de graines. Cela se fait généralement avec l'utilisation d'équipements mécaniques, plutôt qu'à la main. Ensuite, la tige est soigneusement et très lentement retirée lorsque le mélange forme une matrice solide autour du cristal de graines. Le résultat final du processus Czochralski devrait être un journal solide de matériau, avec quelques restes au fond du creuset.
Dans les réglages où la température augmente trop élevée, le cristal des graines peut fondre. L'introduction du cristal à basse température peut provoquer la cristallisation prématurée de l'ensemble du contenu du creuset, avec des fissures, des lignes de fracture et d'autres impuretés. Ce processus est lent; Le retrait du cristal de graines est mesuré en millimètres parheure. Le contrôle minutieux nécessaire tout au long du processus de Czochralski peut produire des cristaux de très haute qualité avec un minimum d'impuretés.
Les coûts de production peuvent dépendre des matières premières nécessaires et de la taille du cristal. Les cristaux plus importants sont plus difficiles à développer et nécessitent de plus grands degrés de contrôle. Certains composants bruts sont très chers. Les cristaux de processus de Czochralski sont chimiquement identiques aux formations naturelles, mais ont une qualité et une fiabilité de beaucoup plus élevée. Cela est généralement souhaitable dans des milieux comme les laboratoires et les fabricants d'électronique, mais les bijouters ont parfois du mal à vendre des pierres cultivées en laboratoire en raison de la préférence des consommateurs pour les pierres naturelles.